A Ti-35Nb-7Zr é uma liga Ti-ß desenvolvida pelo Grupo de Biomateriais da Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo, que demonstrou, em estudos anteriores, propriedades mecânicas favoráveis para ser usada como biomaterial, tais como, limite de resistência (~800 Mpa), resistência à corrosão e baixo módulo de elasticidade (33 GPa). Uma vez que o implante dentário traz melhores resultados no tocante à função mastigatória, fonação, conforto e estética, melhorando a qualidade de vida das pessoas, o presente estudo descreve a avaliação da biofuncionalidade dos implantes dentários da liga Ti-35Nb-7Zr comparados aos implantes comerciais de Ti-Cp da marca Titaniumfix. A biofuncionalidade foi avaliada por meio de testes in vitro e in vivo. A avaliação in vitro foi realizada com células mesenquimais indiferenciadas retiradas da medula óssea de fêmures de ratos, que foram cultivadas em meio de cultura osteogênico e posteriormente realizados os testes de citotoxicidade, quantificação de proteína total e avaliação da atividade da fosfatase alcalina. A avaliação in vivo compreendeu a realização de implantes de Ti-Cp Titaniumfix e da liga Ti-35Nb-7Zr em tíbias de coelhos para avaliação histológica, histomorfométrica por meio do cálculo da Fração da área óssea ocupada (BAFO) e aposição óssea, e de remoção ao torque com intuito de avaliar a osteointegração. Considerando os resultados obtidos nesta pesquisa, com relação aos testes in vitro, é possível concluir que a liga possui maior hidrofilicidade que o Ti-Cp; apresenta espraiamento celular similar ao Ti-Cp o que corrobora para o resultado de viabilidade celular classificando-a como não citotóxica. Nos testes de quantificação de proteína total e atividade da fosfatase alcalina a liga apresenta resultados similares ao Ti-Cp, favorecendo a ocorrência de diferenciação e proliferação das células osteoblásticas. Desta forma, pode-se concluir que a liga possui boa compatibilidade in vitro. Os resultados obtidos nas avaliações in vivo, por meio da fração de área óssea ocupada (BAFO), comprovam a semelhança entre a liga e o Ti-Cp pois tiveram o valor percentual de osso neoformado similar. A análise de fluorescência, após a administração dos marcadores tetraciclina e alizarina, mostra que a aposição óssea também foi semelhante entre a liga e o Ti-Cp nos períodos estudados. Com relação a força de interação avaliada pelo torque de remoção é possível afirmar que a liga apresenta osteointegração comparável aos implantes comerciais Ti-Cp. Esses resultados demonstraram que os implantes da liga Ti-35Nb-7Zr apresentaram biocompatibilidade e biofuncionalidade semelhantes ao dos implantes de Ti-Cp. Além de possuir um baixo módulo de elasticidade, a liga apresentou uma osteointegração bem similar ao Ti-Cp, reunindo características que demonstram seu potencial para ser usada como biomaterial intraósseo. / Ti-35Nb-7Zr is a Ti-ß alloy developed by the Biomaterials Group of the Lorena School of Engineering of the University of São Paulo, which demonstrated, in previous studies, favorable mechanical properties to be used as biomaterial, such as resistance (~800 Mpa), corrosion resistance and low modulus of elasticity (33 GPa). Since the dental implant brings better results regarding masticatory function, phonation, comfort and aesthetics, improving the quality of life of the people, the present study describes the evaluation of the biofunctionality of the Ti-35Nb-7Zr ally dental implants compared to the Titaniumfix implants of Ti-Cp. The biofunctionality was evaluated by means of in vitro and in vivo tests. The in vitro evaluation was perfomed with undifferentiated mesenchymal cells removed from the bone marrow of rat femurs, which were cultured in osteogenic culture medium and subsequently perfomed cytotoxicity tests, total protein quantification and evaluation of alkaline phosphatase activity. The in vivo evaluation included the implantation of Ti-Cp Titaniumfix and Ti-35Nb-7Zr alloy implants in rabbit tibiae for histological, histomorphometric evaluation by calculating the Bone Area Fractional Occupied (BAFO) and bone apposition, and torque removal in order to evaluate the osseointegration. Considering the results obtained in this research, related to in vitro tests, it is possible to conclude that the alloy has a higher hydrophilicity than Ti-Cp; Show cellular spreading similar to Ti-Cp, which corroborates the result of cell viability classifying it as non-cytotoxic. In the tests of total protein quantification and alkaline phosphatase activity the alloy presents results similar to Ti-Cp, favoring the occurrence of differentiation and proliferation of osteoblastic cells. In this way, it can be concluded that the alloy has good compatiblity in vitro. The results obtained in the in vivo evaluations, through the BAFO, confirm the similarity between the alloy and Ti-Cp, since they had the percentage value similar to neoformed bone. Fluorescence analysis, after administration of the tetracycline and alisarin markers, show that bone apposition was also similar between the alloy and Ti-Cp in the periods studied. Regarding the interaction force evaluated by the removal torque, it is possible to affirm that the alloy show osseointegration comparable to commercial Ti-Cp implants. These results demonstrated that Ti-35Nb-7Zr alloy implants had similar biocompatibility and biofunctionality to Ti-Cp implants. In addition to having a low modulus of elasticity, the alloy presented an osseointegration very similar to Ti-Cp, bringing together characteristics that demonstrate its potential to be used as an intraosseous biomaterial.

A produção economicamente viável dos aços inoxidáveis duplex, pressupõe a utilização de sucatas e retornos de ligas contendo altos teores de elementos como Cr, Ni e Mo. O aproveitamento destes materiais pode entretanto, introduzir na composição química outros elementos não previstos pela norma do material sendo produzido. Este trabalho estudou a influência do Nb na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex fundido SEW 410 W. Nr. 1.4517, bem como sobre as etapas de fabricação de um produto fundido. Os teores de Nb estudados foram 0%, 0,2%, 0,5% e 1,5% (% em peso). Foi dado ênfase às microestruturas e propriedades no estado bruto de fundição, após tratamento térmico de solubilização e finalmente, após envelhecimento das amostras solubilizadas. Foram utilizadas diversas técnicas de avaliação microestrutural: microscopia ótica, metalografia quantitativa, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise química de microregiões com microssonda eletrônica, ensaios magnéticos via ferritoscópio e ensaios dilatométricos. Os ensaios mecânicos realizados foram: dureza, ensaio de tração e ensaio Charpy. A análise dos resultados demonstrou que o Nb causou uma sensível alteração na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga, dificultando o processo de produção de uma peça fundida. / To produce duplex stainless steel in an economic way it is necessary to use scrap and process returns containing high Cr, Ni and Mo contents. This procedure can result in an unexpected alloy chemical composition with some elements not included in the material standard. This work studied the Nb influence on the microstructure and mechanical properties of cast super duplex stainless steel SEW 410 W. Nr. 1.4517, as well as the influence over the fabrication process of a casting. The Nb contents studied were 0%, 0,2%, 0,5% and 1,5% (weight %). Emphasis was given to the microstructures and mechanical properties in as cast condition, after solution heat treatment and finally after aging of previous solution heat treated samples. Several microstructural analysis techniques were used: optical microscopy, quantitative metallography, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, chemical microanalysis using energy dispersive spectrometry, magnetic phase detection using feritscope and dilatometry. The mechanical testing realized were hardness testing, tension testing and Charpy impact testing. Results analysis demonstrated that Nb caused an appreciable change on microstructure and mechanical properties of the material, making difficult the fabrication process of a casting.

Las aleaciones de titanio con microestructura ß destacan sobre todo por sus buenas propiedades específicas, su resistencia a la corrosión y por su bajo módulo elástico que las hacen muy apropiadas para su utilización como biomaterial en implantología ya que reducen de forma drástica fenómenos indeseados como el apantallamiento de tensiones. Existen grandes dificultades para procesar este tipo de aleaciones pero la pulvimetalurgia convencional se muestra como una de las mejores opciones. Unido a la mezcla elemental de polvos se aprovecha la gran reactividad del titanio para obtener aleaciones homogéneas a pesar del carácter refractario de los principales aleantes betágenos del titanio. Pero esta gran reactividad entorpece el procesado ya que se debe tener especial cuidado para no contaminar u oxidar el material. En este trabajo se ha desarrollado una serie de aleaciones de titanio tipo ß procesadas por pulvimetalurgia y mezcla elemental de polvos. Se ha utilizado el niobio como principal elemento de aleación betágeno, y se ha incluido pequeños contenidos de estaño estudiándose la influencia de éste como tercer elemento en la aleación. En primer lugar se ha optimizado el procesado logrando un nivel de repetitividad y homogeneidad muy alto. Se ha estudiado las microestructuras obtenidas para comprender el comportamiento mecánico de las mismas así como su comportamiento frente a la corrosión simulando las solicitaciones requeridas como biomaterial. Se ha puesto especial hincapié en la determinación del módulo elástico por diferentes métodos de modo que permita un mayor acercamiento a la modificación del mismo mediante aleación, y todo ello comparado con los resultados alcanzados por otros investigadores. Los resultados obtenidos muestran que las aleaciones desarrolladas mediante la adición de 2 y 4 % de estaño a aleaciones base Ti 30Nb, así como la técnica de procesado seleccionada son una gran alternativa, desde el punto de vista de propiedades, y económicamente viable. / Devesa Albeza, F. (2013). Desarrollo y caracterización de aleaciones Ti-Nb-Sn obtenidas por vía pulvimetalúrgica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28211 / TESIS

Low Power Wide Area Networks (LPWAN) are able to combine long range communication with a low energy consumption sacrificing performance in terms of bit rate and message frequency. This thesis presents a general evaluation of the LPWAN characteristics and a description of the LPWAN protocols LoRaWAN, SigFox and NB-IoT. It also covers a method to evaluate if a LPWAN technology would be a suitable choice of communication technology for a certain use case. Lastly, it covers the implementation of LoRaWAN on a connected electromechanical lock and investigates in the real life performance of the lock by using eight nodes in two case studies involving four locations each. The lock was evaluated from how often it was able to send a heartbeat (a status message), how reliable the communication was, what latency a user could expect and how much energy a data transmission required. Two of the eight nodes were placed in a deep indoor environment. One of them, located 0.794 km from a gateway was able transmit every 150th second. The other one located 1.85 km from a gateway was not able to successfully deliver any packets at all. Five nodes were able to transmit most heartbeats within 10 seconds. The Packet Delivery Ratio (PDR) was below 90% for all locations except for one. In this location, the node was placed close to a large window and managed to communicate with a gateway 3.22 km away with a PDR of 97% and almost exclusively with less than 10 seconds between transmission. The results in this thesis show the potential in LoRaWAN but highlights how dependent the performance will be of the placement of the lock. / Genom att kombinera låg dataöverföringshastighet och låg meddelandefrekvens kan LPWAN uppnå en kommunikation med lång räckvidd och låg energiförbrukning. Denna uppsats går igenom vad som karaktäriserar LPWAN i stort samt presenterar LPWAN-protokollen LoRaWAN, SigFox och NB-IoT. Den visar även en metod vilken kan användas för att utvärdera hur väl ett use case lämpar sig för LPWAN-tekniken. Slutligen görs en implementering av LoRaWAN i ett uppkopplat lås från ASSA ABLOY för att undersöka vilken prestanda som är möjlig att uppnå för åtta olika noder i två olika fallstudier. Låset utvärderades utfirån hur ofta det kunde skicka statusmeddelanden, hur tillförlitlig kommunikationen var samt hur mycket energi som förbrukades. Två av åtta noder placera-des långt in i sina respektive byggnader, den ena kunde endast skicka statusuppdateringar i intervaller om 150 sekunder och den andra lyckades inte leverera några datapaket alls. Fem noder lyckades skicka de flesta statusuppdateringerna i intervall under tio sekunder. Resultatet visade på en packet delivery ratio under 90% i samtliga fall förutom ett. Där placerades noden nära ett stort fönster och lyckades kommunicera med en gateway 3.22 km bort med en PDR på 97% och mindre än 10 sekunder mellan sändningarna. Detta resultat visar potentialen för LoRaWAN men belyser även hur beroende prestandan kommer att vara av hur låset placeras.

Um novo conceito para o desenvolvimento de ligas metálicas vem sendo estudado pela comunidade científica nos últimos anos, trata-se de ligas com elementos multiprincipais, também conhecidas como ligas de alta entropia (HEAs). HEAs constituídas de metais refratários e alumínio se destacam como possíveis ligas para utilização na indústria aeroespacial por apresentaram alta resistência específica. Dessa forma, torna-se necessário uma investigação das relações de fases envolvendo metais refratários e o alumínio. Para este trabalho, foi escolhido o sistema Al-Nb-V, uma vez que se encontrou apenas uma seção isotérmica experimental completa do sistema e nenhuma avaliação termodinâmica na literatura. Para o desenvolvimento do trabalho, foram produzidas ligas por fusão a arco. As amostras foram tratadas a 1200 °C por 10 dias para a determinação da seção isotérmica do sistema nessa temperatura. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise eletrônica (EDS). Em relação à seção isotérmica disponível na literatura, foram observadas algumas diferenças. A seção da literatura, por exemplo, propõe a estabilidade do composto ternário NbVAl2, o qual não foi encontrado neste trabalho. Os resultados permitiram a determinação de boa parte da seção isotérmica a 1200 °C do sistema Al-Nb-V. Em paralelo, foi realizada uma revisão das avaliações termodinâmicas dos binários disponíveis na literatura. Os dados da literatura e os resultados experimentais obtidos foram utilizados para construir uma base de dados termodinâmicos pelo método Calphad. A modelagem termodinâmica apresenta boa consistência com os resultados experimentais obtidos. / A new concept for the development of metallic alloys has been studied by the scientific community in recent years, which deals with multi-principal element alloys, also known as High Entropy Alloys (HEAs). HEAs with refractory metals and aluminium as constituents are possible alloys for use in the aerospace industry mainly due to their high specific resistance. In this way, the investigation of phase equilibria involving refractory metals and aluminium is required. For this work, the Al-Nb-V system was chosen, since only one complete experimental isothermal section of this system and no thermodynamic assessments were found in the literature. For the development of this work, 23 alloys were produced by arc melting. The alloys were treated at 1200 °C for 10 days to determine the isothermal section of the system at this temperature. The microstructural characterization was performed via X-ray diffractometry (XRD) scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Some discrepancies were observed between the isothermal section available in the literature and the results of the present work. The isothermal section found in the literature, for example, proposes the stability of the ternary compound NbVAl2, which was not found in this work. Based on the present work, a new isothermal section at 1200 °C is proposed for the Al-Nb-V system. Also, a review of the thermodynamic descriptions of the binary systems available in the literature was performed. The literature data and the experimental results were used to build a thermodynamic database using the Calphad method. This preliminary thermodynamic modelling shows good consistency with the experimental results.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da influência do boro na fase αNb5Si3 (Fase T2) a baixas temperaturas analisando suas propriedades elétricas e magnéticas. Para o estudo deste tema as amostras foram preparadas, seguindo a estequiometria Nb5Si3-xBx, via metalurgia do pó e também por fusão a arco, com x dentro do intervalo limitado por 0  X  1,0. Estas amostras foram analisadas através de difratometria de raios x, microscopia eletrônica de varredura, magnetização, transporte elétrico e medidas calorimétricas em baixa temperatura. As medidas das propriedades elétricas e magnéticas destas fases mostram que a substituição de boro por silício induz supercondutividade na fase T2. O caráter volumétrico da transição supercondutora é confirmado pela medida de capacidade calorífica. Assim, este trabalho é o primeiro a mostrar uma nova família de materiais supercondutores que cristalizam na estrutura protótipo Cr5B3. / This work to study the influence of boron during low temperature αNb5Si3 (T2 phase) analyzing their electrical and magnetic properties. For the study of this subject the samples were prepared, following the stoichiometry Nb5Si3-xBx via powder metallurgy and also by arc melting process, with x within the range limited by 0X1.0. These samples were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, magnetization, electrical transport and calorimetric measurements of low temperature. Measurements of electrical and magnetic properties of these phases show that the substitution of boron by silicon induces superconductivity at the T2 phase. The bulk nature of superconducting transition is confirmed by heat capacity measurement. This study is the first to show a new family of superconducting materials that crystallize in the Cr5B3 prototype structure.

Desde a descoberta das ligas amorfas em 1960, os motivos pelos quais algumas ligas podem ser facilmente amorfizadas enquanto outras não podem, não é claramente conhecido, assim não há teoria universal para predizer a habilidade de formação vítrea em sistemas metálicos. No presente trabalho, um critério de seleção foi aplicado ao sistema Ni-Nb-Zr com o objetivo de predizer as melhores estequiometrias com as mais altas tendências de formação vítrea. As habilidades de formação vítrea das ligas foram avaliadas pelo parâmetro térmico γm e os resultados mostraram uma pobre correlação com as predições. Este critério preditivo correlaciona as taxas de resfriamento para a formação vítrea com a instabilidade topológica de estruturas cristalinas, as diferenças médias de função trabalho e densidade eletrônica entre os elementos constituintes da liga. O parâmetro térmico depende de temperaturas características de transformações de fases que podem ser facilmente determinadas a partir de curvas de calorimetria exploratória diferencial dos vidros metálicos. As hipóteses iniciais para explicar a pobre correlação entre os resultados e as predições foram atribuídas às influências de fatores não considerados nos cálculos como os compostos intermetálicos desconhecidos e contaminação por oxigênio. Assim, algumas ligas solidificadas rapidamente foram investigadas com mais rigor com o objetivo de entender a formação das fases cristalinas que competem contra a formação vítrea. As fases cristalinas foram caracterizadas e comparadas com estruturas cristalinas encontradas na literatura como também alguns diagramas de fases. Os diagramas de fases foram utilizados como guias para o melhor entendimento do comportamento de cristalização. Em adição, o critério de seleção também foi utilizado para predizer o melhoramento da tendência de formação vítrea de uma liga do sistema Ni-Nb-Zr com pequenas adições dos elementos terras-raras Y ou Er. É bem conhecido que uma pequena adição de um elemento terra-rara apropriado pode aumentar significativamente a habilidade de formação vítrea de algumas ligas. As tendências de formação vítrea da liga base e das ligas dopadas com terras-raras também foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947m e os resultados concordaram muito bem com a tendência predita pelo cálculo. As amostras amorfas volumosas foram produzidas por injeção em molde de cobre. A natureza amorfa foi analisada por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As fases cristalinas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia e difração de raios-X. A contaminação por oxigênio foi quantificada pelo método de fusão em gás inerte. / Since the discovering of amorphous alloys in 1960, the actual causes of why some alloys can be easily formed into glasses while others cannot, are not clearly known, thus there is no universal theory to predict the glass forming ability in metallic systems. In the present work, a selection criterion was applied in the Ni-Nb-Zr system in order to predict the best stoichiometries with high glass forming ability. The actual glass forming ability of alloys were evaluated by the thermal parameter γm and the results have shown a poor correlation with the predictions. This criterion correlates critical cooling rate for glass formation with topological instability of stable crystalline structures; average work function difference and average electron density difference among the constituent elements of the alloy. The thermal parameter depends on the characteristic temperatures of phase transformations which can be easily measured from differential scanning calorimetry curves of metallic glasses. The initial hypotheses to explain the poor correlation between the experimental results and the predictions concerned with the influence of factors not considered in the calculation, such as unknown intermetallic compounds and oxygen contamination. Thus some rapidly quenched alloys were investigated with more accuracy in order to understand the formation of crystalline phases which compete against the glass formation. We characterized the crystalline phases and compared them to crystalline structures found in literature as well as some phase diagrams. The phase diagrams were used as guides in order to understand the crystallization behavior. In addition, the selection criterion also was used to predict the glass forming ability improvement of a Ni-Nb-Zr alloy with minor additions of rare-earth elements Y or Er. It is well known that the minor amount addition of proper rare-earth elements can greatly enhance the glass forming ability of some glass-forming alloys. The actual glass forming ability of the base alloy and rare-earth doped alloys also were evaluated by the thermal parameter &#947m and the results agree very well with the tendency predicted by the calculation. Bulk amorphous specimens were produced by injection casting. The amorphous nature was analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The crystalline phases were analyzed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and x-ray diffraction. Oxygen contamination was quantified by the inert gas fusion method.

Durante as últimas décadas, um dos desafios da indústria aeroespacial é em relação ao aumento da eficiência dos motores de turbinas a gás. A eficiência dos motores é limitada principalmente pela temperatura dos gases de combustão, que não pode ser aumentada devido às limitações intrínsecas relacionadas ao uso das superligas à base de Ni nas partes quentes da turbina, onde as temperaturas podem atingir valores acima de 1000 °C. Este trabalho visa caracterizar novos materiais do sistema Nb-Ti para aplicações aeronáuticas, materiais de baixa massa específica que podem substituir as superligas de Ni. As ligas foram produzidas através de fusão a arco, tratadas termicamente a 1200 °C durante 48 h e expostas a temperaturas semelhantes às encontradas na seção de baixa pressão de um turborreator. Os materiais foram caracterizados em termos de composição química, propriedades mecânicas e microestrutura. Foram utilizadas as seguintes técnicas: difração de raios; microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de raios X por energia dispersiva e Microscopia Eletrônica de Transmissão. A caracterização microestrutural revelou que as ligas expostas a 1000 °C durante 168 h apresentam uma microestrutura de duas fases composta principalmente de uma matriz ?0-BCC (Nb/Ti) com precipitados de uma segunda fase rica em titânio. Microestruturas de duas fases também foram observadas para as ligas expostas a 800 °C durante 168 h, na qual uma matriz ?0-BCC (Nb/Ti) com precipitados de uma segunda fase identificada como O2-Ti2NbAl foi observada. As ligas estudadas apresentaram massa específica inferior às superligas à base de Ni normalmente utilizadas na indústria aeronáutica. Em termos de propriedades mecânicas, as amostras expostas e testadas a 1000°C apresentaram valores baixos de resistência à compressão (100 MPa) quando comparado as amostras expostas e testadas a 800 °C (565 MPa). Pelos resultados de oxidação observou-se uma maior resistência a oxidação das ligas testadas a 800 °C, porém tanto a 1000 °C como a 800 °C não houve a formação de um filme protetor. / During the last decades, one of the challenges in the aerospace industry is with respect to increase the efficiency of gas turbine engines. The efficiency of the engines is a function of temperatures of the fluel gas, which cannot be increased because of intrinsic limitations related the use of Ni-based superalloys in the hot parts, where temperatures can reach values above 1000 °C. This work aims to investigate new materials in the Nb-Ti system, with low-density materials that may substitute Ni superalloys. The alloys were processed via arc melting, heat treated at 1200°C for 48h and exposed at temperatures similar to those encountered at the low-pressure section in a turbojet engine. The materials were characterized in terms of chemical composition, mechanical properties and microstructure. The following techniques have been used: X-ray diffraction; Scanning Electron Microscopy; Energy Dispersive X-ray Spectrometry and Transmission Electron Microscopy. The microstructural characterization have revealed that the alloys exposed at 1000 °C for 168 hours present a two-phase microstructure composed mainly of a ?0-BCC (Nb/Ti) matrix with precipitations of a second phase rich in titanium. Two-phase microstructures were also observed for the alloys exposed at 800 °C for 168 hours, where a ?0-BCC (Nb/Ti) matrix is observed with precipitates of a second phase identified as O2-Ti2NbAl. The studies alloys reported a lower density when comparing with the Ni based superalloys normally used in the aeronautical industry. In terms of mechanical properties, specimens exposed and tested at 1000 °C showed lower values of compressive strength (100 MPa) than those exposed and tested at 800 °C (565 MPa). The oxidation results allowed to observe a higher oxidation resistance of the alloys tested at 800 °C, however there was no protective film formation at 1000 °C as at 800 °C.

Desde a descoberta das ligas amorfas em 1960, os motivos pelos quais algumas ligas podem ser facilmente amorfizadas enquanto outras não podem, não é claramente conhecido, assim não há teoria universal para predizer a habilidade de formação vítrea em sistemas metálicos. No presente trabalho, um critério de seleção foi aplicado ao sistema Ni-Nb-Zr com o objetivo de predizer as melhores estequiometrias com as mais altas tendências de formação vítrea. As habilidades de formação vítrea das ligas foram avaliadas pelo parâmetro térmico γm e os resultados mostraram uma pobre correlação com as predições. Este critério preditivo correlaciona as taxas de resfriamento para a formação vítrea com a instabilidade topológica de estruturas cristalinas, as diferenças médias de função trabalho e densidade eletrônica entre os elementos constituintes da liga. O parâmetro térmico depende de temperaturas características de transformações de fases que podem ser facilmente determinadas a partir de curvas de calorimetria exploratória diferencial dos vidros metálicos. As hipóteses iniciais para explicar a pobre correlação entre os resultados e as predições foram atribuídas às influências de fatores não considerados nos cálculos como os compostos intermetálicos desconhecidos e contaminação por oxigênio. Assim, algumas ligas solidificadas rapidamente foram investigadas com mais rigor com o objetivo de entender a formação das fases cristalinas que competem contra a formação vítrea. As fases cristalinas foram caracterizadas e comparadas com estruturas cristalinas encontradas na literatura como também alguns diagramas de fases. Os diagramas de fases foram utilizados como guias para o melhor entendimento do comportamento de cristalização. Em adição, o critério de seleção também foi utilizado para predizer o melhoramento da tendência de formação vítrea de uma liga do sistema Ni-Nb-Zr com pequenas adições dos elementos terras-raras Y ou Er. É bem conhecido que uma pequena adição de um elemento terra-rara apropriado pode aumentar significativamente a habilidade de formação vítrea de algumas ligas. As tendências de formação vítrea da liga base e das ligas dopadas com terras-raras também foram avaliadas pelo parâmetro térmico &#947m e os resultados concordaram muito bem com a tendência predita pelo cálculo. As amostras amorfas volumosas foram produzidas por injeção em molde de cobre. A natureza amorfa foi analisada por difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As fases cristalinas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia e difração de raios-X. A contaminação por oxigênio foi quantificada pelo método de fusão em gás inerte. / Since the discovering of amorphous alloys in 1960, the actual causes of why some alloys can be easily formed into glasses while others cannot, are not clearly known, thus there is no universal theory to predict the glass forming ability in metallic systems. In the present work, a selection criterion was applied in the Ni-Nb-Zr system in order to predict the best stoichiometries with high glass forming ability. The actual glass forming ability of alloys were evaluated by the thermal parameter γm and the results have shown a poor correlation with the predictions. This criterion correlates critical cooling rate for glass formation with topological instability of stable crystalline structures; average work function difference and average electron density difference among the constituent elements of the alloy. The thermal parameter depends on the characteristic temperatures of phase transformations which can be easily measured from differential scanning calorimetry curves of metallic glasses. The initial hypotheses to explain the poor correlation between the experimental results and the predictions concerned with the influence of factors not considered in the calculation, such as unknown intermetallic compounds and oxygen contamination. Thus some rapidly quenched alloys were investigated with more accuracy in order to understand the formation of crystalline phases which compete against the glass formation. We characterized the crystalline phases and compared them to crystalline structures found in literature as well as some phase diagrams. The phase diagrams were used as guides in order to understand the crystallization behavior. In addition, the selection criterion also was used to predict the glass forming ability improvement of a Ni-Nb-Zr alloy with minor additions of rare-earth elements Y or Er. It is well known that the minor amount addition of proper rare-earth elements can greatly enhance the glass forming ability of some glass-forming alloys. The actual glass forming ability of the base alloy and rare-earth doped alloys also were evaluated by the thermal parameter &#947m and the results agree very well with the tendency predicted by the calculation. Bulk amorphous specimens were produced by injection casting. The amorphous nature was analyzed by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. The crystalline phases were analyzed by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and x-ray diffraction. Oxygen contamination was quantified by the inert gas fusion method.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da influência do boro na fase αNb5Si3 (Fase T2) a baixas temperaturas analisando suas propriedades elétricas e magnéticas. Para o estudo deste tema as amostras foram preparadas, seguindo a estequiometria Nb5Si3-xBx, via metalurgia do pó e também por fusão a arco, com x dentro do intervalo limitado por 0  X  1,0. Estas amostras foram analisadas através de difratometria de raios x, microscopia eletrônica de varredura, magnetização, transporte elétrico e medidas calorimétricas em baixa temperatura. As medidas das propriedades elétricas e magnéticas destas fases mostram que a substituição de boro por silício induz supercondutividade na fase T2. O caráter volumétrico da transição supercondutora é confirmado pela medida de capacidade calorífica. Assim, este trabalho é o primeiro a mostrar uma nova família de materiais supercondutores que cristalizam na estrutura protótipo Cr5B3. / This work to study the influence of boron during low temperature αNb5Si3 (T2 phase) analyzing their electrical and magnetic properties. For the study of this subject the samples were prepared, following the stoichiometry Nb5Si3-xBx via powder metallurgy and also by arc melting process, with x within the range limited by 0X1.0. These samples were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, magnetization, electrical transport and calorimetric measurements of low temperature. Measurements of electrical and magnetic properties of these phases show that the substitution of boron by silicon induces superconductivity at the T2 phase. The bulk nature of superconducting transition is confirmed by heat capacity measurement. This study is the first to show a new family of superconducting materials that crystallize in the Cr5B3 prototype structure.