Os Ferros Fundidos de Alto Cromo (FFAC), por apresentarem excelentes propriedades tribológicas, têm sido amplamente utilizados em aplicações específicas envolvendo elevadas perdas de material por abrasão, especialmente no setor da mineração. Entretanto, a demanda por materiais com maior resistência ao desgaste aumenta continuamente, sendo necessárias novas pesquisas nesta área. Portanto, o presente trabalho objetiva avaliar a utilização do nióbio para aumentar, ainda mais, a resistência à abrasão dos FFAC\'s. Por outro lado, quando o FFAC é utilizado na fabricação de peças com geometrias irregulares (por exemplo, rotores de bombas), o componente pode apresentar diferentes níveis de refinamento da microestrutura, entre as regiões finas e espessas, devido às variações na taxa de resfriamento. No presente trabalho foi avaliado, o efeito do grau de refinamento da microestrutura, e a interação do refinamento com a adição de nióbio, na resistência ao desgaste abrasivo dos FFAC\'s. Para tanto, foram desenvolvidos quatro estudos principais: no primeiro estudo foram fabricados blocos de FFAC variando o grau de refinamento da microestrutura e foi mostrado que: grandes incrementos no grau de refinamento resultam em maiores perdas de massa por abrasão. Nas microestruturas menos refinadas, os carbonetos de cromo M7C3, de maior tamanho, são menos susceptíveis ao micro trincamento e podem, ocasionalmente, atuar como barreiras ante os eventos abrasivos. Em uma segunda série de experimentos, foi avaliada a interação do efeito do grau de refinamento da microestrutura com a adição de nióbio em teores baixos (1 %); mostrando que, para microestruturas com alto grau de refinamento, adições de nióbio reduzem as perdas de massa por abrasão em até 50 %. Em uma terceira série de experimentos foi avaliada a interação dos efeitos da adição de nióbio e de molibdênio. Quando comparado com a liga isenta de molibdênio, adições simultâneas de nióbio e molibdênio resultaram em microestruturas mais refinadas, com maior microdureza da matriz, e com carbonetos de nióbio (NbC) de maior dureza. Para condições de desgaste abrasivo por baixos esforços, onde o desgaste foi mais acentuado na matriz, adições simultâneas de nióbio e molibdênio resultaram em aumentos da resistência á abrasão dos FFAC estudados. Na última etapa do trabalho foi adicionado 3 % de nióbio em um liga de FFAC com composição química inicial hipereutética (25%Cr/3%C), a qual apresentaria carbonetos primários de cromo M7C3 de grande tamanho que induziriam comportamento frágil do material quando exposto ao desgaste. Porém, a adição de nióbio resultou em um FFAC com microestrutura mais refinada (eutética), contendo NbC\'s compactos e por conseguinte, mais resistente ao desgaste abrasivo. / High Chromium Cast Irons (HCCI\'s), because of their excellent tribological properties, have been widely used for specific applications involving high wear rates by abrasion, especially in the mining sector. However, the demand for materials with higher wear resistance is continuously growing and thus further research is needed in this area. For that reason, the current work purposes to assess the use of niobium to further increase the wear resistance of HCCI\'s. On the other hand, when HCCI is used for manufacturing components with irregular geometries (e.g. pump impellers), the components thin and thick regions can contain different levels of structure refinement due to variation in their cooling rates. In this work, the effect of structure refinement and the interaction between structure refinement and niobium addition on the abrasion resistance of HCCI\'s were evaluated. For that purpose, four systematic main studies were developed: in the first study, blocks of HCCI were manufactured varying the structure refinement and it was shown that large increases in the degree of structure refinement result in higher wear mass losses by abrasion. In less refined microstructures, the larger M7C3 chromium carbides are less susceptible to microcracking and can occasionally act as a barrier to abrasive particles. In the second series of experiments, the interaction between structure refinement and niobium addition in low concentrations (1 %) was evaluated; showing that for more refined microstructures, niobium additions reduce the mass losses by abrasion up to 50 %. In the third series of experiments, the interaction between niobium and molybdenum additions was evaluated. Compared to molybdenum-free alloy, simultaneous additions of niobium and molybdenum resulted in a more refined microstructure, higher hardness of the matrix and harder niobium carbides (NbC). For Low Stress Sliding Abrasion (LSSA) wear configuration, where wear was more pronounced in the matrix, simultaneous addition of niobium and molybdenum resulted in increase of abrasion resistance in the studied HCCI. In the last stage of this work, 3 % of niobium were added in an HCCI alloy with hypereutectic initial chemical composition (25%Cr/3%C), which presents primary large sized chromium carbides that induce a brittle behavior of the HCCI when subjected to wear. However, the niobium addition resulted in a more refined microstructure (eutectic) HCCI containing compact-shaped NbC carbides, and consequently in more resistance to abrasive wear.

Esta tese versa sobre a caracterização espectroscópica de materiais híbridos orgânico-inorgânicos de polianilina (PANI), um polímero condutor, e hexaniobato, um óxido semicondutor. Os materiais híbridos foram preparados por diferentes rotas, empregando-se nanopartículas de hexaniobato esfoliado (nanofolhas ou nanoscrolls), e PANI previamente preparada (rotas ex-situ), ou através da polimerização da anilina na presença do hexaniobato (rotas in-situ). As principais técnicas de caracterização utilizadas foram as espectroscopias Raman ressonante (RR) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e análise termogravimétrica acoplada a espectrometria de massas (TGA-MS). No entanto, outras técnicas como espectroscopias eletrônica no UV-VIS-NIR e vibracional no infravermelho, e difratometria de raios X foram muito importantes para complementar a caracterização e suportar os resultados. Observou-se que a PANI pode ser adsorvida sobre os nanoscrolls de hexaniobato através de diferentes rotas de preparação, como por montagem de filmes layer-by-layer, mistura das dispersões dos componentes, ou polimerização in-situ da anilina na presença das nanopartículas de hexaniobato. De acordo com os dados espectroscópicos, estas morfologias favorecem maiores graus de dopagem (protonação) do polímero em relação à polianilina pura (ou prístina), associados a fortes interações entre a polianilina e o hexaniobato, que apresenta alta acidez superficial. Os dados espectroscópicos revelaram que a deslocalização eletrônica dos pólarons e as populações relativas dos pólarons e bipólarons da polianilina são afetadas na presença do hexaniobato, indicando que a interação entre os componentes também pode induzir mudanças conformacionais das cadeias poliméricas. Através da espectroscopia RR empregando diferentes radiações excitantes, foi possível identificar os segmentos cromofóricos formados durante a oligo/polimerização da anilina em meios de diferentes pHs, distintos do empregado na síntese convencional da polianilina (ácido clorídrico 1 mol L-1). O produto majoritário é constituído de unidades 1,4-benzoquinona-monoimina acopladas a unidades aminofenil, compondo estruturas complexas denominadas \"adutos de anilina\". Além destas estruturas, a espectroscopia RR possibilitou a identificação de segmentos tipo-fenazina e segmentos polarônicos da PANI como produtos minoritários. Quando a reação é realizada na presença de hexaniobato, ainda há formação majoritária de adutos de anilina, mas há formação de maiores quantidades de segmentos polarônicos da polianilina. Estes resultados foram associados à alta acidez superficial do hexaniobato, mostrando novamente a importância do componente inorgânico para a estrutura dos materiais híbridos. Os estudos das propriedades eletrocrômicas dos filmes híbridos layer-by-layer apresentaram acentuada variação de coloração em diferentes regiões do espectro visível e eficiência eletrocrômica superior às dos filmes constituídos por hexaniobato ou PANI, indicando a características promissoras para utilização desses filmes híbridos em dispositivos eletrocrômicos. A melhoria das propriedades térmicas dos materiais híbridos foi comprovada pelos dados de TGA-MS e espectroscopia Raman, que mostraram claramente que a PANI na presença do hexaniobato permanece dopada após tratamento térmico (150 °C por 90 min), enquanto que polímero prístino sofre desdopagem. Estas características são consideradas importantes para o desenvolvimento de dispositivos que envolvam processamento térmico dos materiais. / This thesis presents spectroscopic characterization of organic-inorganic hybrid materials of polyaniline (PANI), a conducting polymer, and hexaniobate, a semiconducting metal oxide. The hybrid materials were prepared by different routes, which used nanoparticles of exfoliated hexaniobate (nanosheets or nanoscrolls), and PANI previously prepared (ex-situ routes), or by aniline polymerization in the presence of hexaniobate (in-situ routes). The main characterization techniques were resonance Raman (RR) and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopies, scanning electron microscopy (SEM) and mass spectrometry coupled-thermogravimetric analysis (TGA-MS). However, other techniques such as electronic UV-VIS-NIR and vibrational infrared spectroscopies, and X-ray diffractometry were also employed to support the characterization and results. Scanning electron microscopy showed that PANI is adsorbed on the hexaniobate nanoscrolls in the hybrid materials prepared by different routes, such as layer-by-layer assembly, mixture of dispersions of the components, or in-situ polymerization of aniline in the presence of the hexaniobate nanoparticles. According to spectroscopic data, such morphologies promote higher doping degrees (protonation) of the polymer comparing with pure PANI (pristine PANI), associated to strong interactions between PANI and hexaniobate, which presents high acidic surfaces. The spectroscopic data also revealed that the electronic delocalization of the polaronic segments, and the relative populations of polarons and bipolarons are affected in the presence of hexaniobate, indicating that the interactions between the components may also induce conformational changes on the polymeric chains. By RR spectroscopy using different exciting radiations, it was possible to identify the chromophoric segments produced during aniline oligo/polymerization in media of different pHs than that used in conventional procedures for preparation of PANI (hydrochloric acid, 1 mol L-1). It was shown that the major product is 1,4-benzoquinone-monoimine moieties coupled to aminophenyl moieties, resulting in complex structures named aniline adducts. Moreover, RR spectroscopy was very useful for the identification of phenazine-type segments and polaron segments as minor reaction products. When aniline-APS reactions are performed in the presence of hexaniobate, \"aniline adducts\" are also the major products, but RR spectra showed that there is higher formation of polaron segments of PANI. Such results were associated to the high acidic surface of hexaniobate, showing once again the important role of the inorganic component to determine the structure of the hybrid materials. The investigation on the electrochromic properties of the layer-by-layer hybrid films showed intense color variation at different regions of the visible spectrum, and higher electrochromic efficiencies comparing with the films composed but only hexaniobate or PANI, indicating the promising features for development of electrochromic devices. The improvement of thermal properties of the hybrid materials was verified by TGA-MS data and Raman spectra, which clearly showed that PANI in the presence of hexaniobate remains in the doped form after thermal treatment (150 °C for 90 min), while the pristine polymer undergoes a dedoping process. These features are considered important for the development of devices which depend on the thermal processing of the materials.

Os objetivos deste estudo foram desenvolver e caracterizar um compósito para obturação endodôntica à base de guta-percha e vidro niobofosfato. Foi avaliado a resistência de união à dentina radicular do compósito experimental, da guta EndoSequence BC, ambos sem o uso de cimento além do cimento AH Plus associado a guta-percha através do ensaio de push-out. A análise dos padrões de fratura foi realizada com auxílio de MEV. Análises usando EDX and MEV-EDS foram realizadas para verificar a composição e distribuição das partículas de vidro na superfície e no interior da matriz de guta-percha dos materiais testados. Os resultados foram analisados estatisticamente pelos testes ANOVA e Tukey, sendo considerado significante quando p < 0,05. Foi avaliado também a influência do compósito experimental, do vidro niobofosfatos bioativo, diferentes tipos de gutapercha e hidroxiapatita na adesão e formação de biofilme por bactérias orais com coloração Live/dead usando um microscópio confocal à laser. O biofilme multiespécies foi formado na superfície de discos de hidroxiapatita - HA, vidro niobofosfato - VNB, guta-percha Obtura - OBT, guta-percha Protaper - PTP, EndoSequence BC guta-percha - GBC e o compósito experimental guta-percha associado com o vidro niobofosfato - GNB. O biovolume total (mm3), biovolume de bacterias viáveis (mm3), e porcentagem de bactérias viáveis (%) foram quantificados. As diferenças entre os grupos foram avaliadas usando ANOVA de dois fatores e teste de Tukey para contraste de médias (=0,05). Os materiais testados foram imersos em PBS e o pH das soluções foi avaliado. Os materiais foram imersos em água deionizada e as soluções foram analisadas em ICP-OES (Espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente) para determinar a liberação de diferentes elementos químicos. AH Plus e o material experimental não mostraram diferença estatística significante na resistência de união à dentina (2,83 MPa e 2,68 MPa respectivamente). Já o material Guta EndoSequence BC apresentou o menor valor de resistência de união (1,34 MPa) com diferença estatística significante em comparação aos demais grupos (p < 0,05). Os grupos GNB, GBC e VNB apresentaram os menores valores de biovolume total em 30 dias. Os maiores valores de biovolume viável em 30 dias de incubação em ordem decrescente foram: HA; PTP e OBT; GBC e VNB e finalmente GNB. Com relação a porcentagem de biovolume viável o material experimental GNB apresentou os menores valores para 3 e 30 dias enquanto o VNB apresentou o menor valor para 14 dias com diferença estatisticamente significante em relação aos demais grupos (p < 0,05). O material experimental GNB apresentou o maior valor de pH após 30 dias de imersão em PBS e maior liberação de Zn em todos os períodos analisados quando comparado aos demais grupos e maior liberação de Ca aos 14 e 30 dias semelhante ao grupo GBC, o qual liberou mais Si comparado aos demais grupos nos períodos de 14 e 30 dias. O material obturador experimental mostrou habilidade em aderir à dentina radicular de maneira similar à obturação convencional com guta-percha e cimento (Ah Plus) e foi capaz de inibir a formação de biofilme microbianos quando comparado a HA e guta-percha convencionais. / The objectives of this study were to develop and characterize a composite for endodontic obturation based gutta-percha and niobium phosphate glass. The study evaluated the composites micropush-out bond strength to root dentine of the experimental gutta-percha and niobium phosphate glass composite applied with thermoplastic technique to the root canals without sealer in a moist environment and compare to the conventional root canal obturation Ah Plus and gutta-percha, and a commercial bioceramic gutta without sealer. Additionally, the cores materials were characterized using Scanning Electron Microscopic/Energy-dispersive X-ray (SEM/EDS) and Energy Dispersive X-ray fluorescence spectrometry (EDX) analysis. The failure mode was analyzed with SEM. Analysis using EDX and SEMEDS was carried out to verify the composition and distribution of the particles of the tested materials. Data were statistically analyzed by one-way ANOVA and Tukeys test (p < 0,05). Also was analysed the influence of different types of gutta-percha and bioactive niobium phosphate glass on the adherence and biofilm formation by oral bacteria from human dental plaque with Live/dead staining assay using confocal laser scanning microscopy (CLSM). The multispecies biofilm was grown from plaque bacteria on discs of hydroxyapatite - HA, niobium phosphate bioactive glass- VNB, Obtura pellets - OBT, Protaper gutta-percha - PTP, EndoSequence BC gutta-percha - GBC and gutta-percha associated with niobium phosphate glass - GNB in brain-heart infusion broth for 3,14 and 30 days. After the growth induction periods, specimens were stained by using Live/Dead, and the images were analyzed under a CLSM. The total biovolume (mm3), viable biovolume (mm3), and Live percentage (%) were quantified. Biofilm structure was visualized by scanning electron microscopy (SEM). The materials were immersed in phosphate-buffered saline (PBS) and the pH in the solutions was monitored. The materials were also immersed in deionized water and the solutions were analyzed with ICP-OES (Inductively Coupled Plasma - optical emission spectrometry) to determine elemental release. AH Plus and GNB groups showed bond strengths of 2,83 MPa and 2,68 MPa respectively, with no statistically significant difference between them (p > 0,05). GBC group had the lowest bond strength average (1,34 MPa), which was a statistically significant difference compared to the other groups (p < 0,05). Groups GBC, GNB and VNB presented the lowest total biovolume values in 30 days. The highest viable biovolume values in 30 days of incubation, in decreasing order, were as follows: HA; PTP and OBT; GBC and VNB and finally GNB. As regards live percentage, the experimental material GNB presented the lowest values at 3 and 30 days, while VNB presented the lowest value at 14 days, with statistically significant difference in comparison with the other groups (P < 0,05). The experimental material GNB presented the highest pH value after 30 days of immersion in PBS, and greatest Zn release in all the time intervals analyzed when compared with the other groups; and the greatest Ca release at 14 and 30 days, similar to Group GBC, which released a larger quantity of Si when compared with the other groups in the time intervals of 14 and 30 days. The experimental root filling composite (GNB) showed an ability to adhere to root dentine equal to the current gold standard root filling with gutta-percha and sealer (Ah Plus) and was able to inhibit the formation of microbial biofilm when compared to HA and conventional gutta-percha.

No presente trabalho foram realizadas a síntese e caracterizações estruturais, ópticas e espectroscópicas de materiais nanocompósitos na forma de guias de onda planares e pós de (100-x)SiO2-xNb2O5 dopados com íons lantanídeos pelo método sol-gel, para aplicação em Fotônica. Foi observada separação de fase controlada e cristalização, com distribuição e tamanho de partículas, bem como a fase cristalina de Nb2O5 formada, dependentes da composição (%Nb) e temperatura de tratamento térmico. Caracterizações estruturais revelaram a formação de duas fases cristalinas de Nb2O5, ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M), com distribuição de tamanhos de nanopartículas da ordem de 7 a 30 nm. Essas duas fases cristalinas apresentaram-se na forma de nanocristais dispersos em uma matriz amorfa, formando sistemas nanocompósitos transparentes. A formação dessas diferentes fases cristalinas influenciou diretamente nas propriedades luminescentes dos materiais que apresentaram uma intensa emissão na região do Infravermelho próximo (com máximo de emissão em 1530 nm) sob excitação em 980 nm, com valores de largura de banda variando de 48 a 84 nm. A dependência dos espectros de emissão (largura inomogênea e componentes Stark), valores de largura de banda e tempos de vida do estado excitado 4I13/2 em relação às diferentes fases cristalinas de Nb2O5 formadas, permitiram a conclusão de que os íons Er3+ estão ocupando preferencialmente ambientes de baixa energia de fônon à base de Nb2O5. Estudos espectroscópicos dos nanocompósitos dopados com íons Eu3+ possibilitaram maiores evidências da ocupação dos íons lantanídeos em diferentes sítios de simetria no Nb2O5. A co-dopagem dos nanocompósitos com íons Er3+ e Yb3+ permitiu uma intensificação na emissão na região do Infravermelho próximo, correspondente à transição 4I13/24I15/2, decorrente da maior seção de choque dos íons Yb3+ em 980 nm e um processo eficiente de transferência de energia entre os íons Yb3+ e os íons Er3+ distribuídos nas matrizes estudadas. Essa transferência de energia eficiente intensificou também as emissões tanto na região do verde como do vermelho, decorrente de processos de conversão ascendente. Um estudo detalhado da dinâmica do processo de conversão ascendente foi realizado para os pós e guias de onda. No presente trabalho também foram obtidos guias de onda planares (100-x)SiO2-xNb2O5 dopados com íons Er3+ e co-dopados com íons Er3+ e Yb3+, com excelentes propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e espectroscópicas para aplicação como amplificadores ópticos, tais como, superfícies livres de trinca, distribuição uniforme dos valores de índice de refração através da superfície e em função da profundidade, baixa rugosidade, alta porcentagem de confinamento da luz, uma excelente transparência das matrizes no visível e infravermelho próximo, bem como emissão em região usada para transmissão de sinal óptico em telecomunicações. Os guias de onda apresentaram intensas emissões tanto na região do Infravermelho próximo quanto no visível, decorrente de processos de conversão ascendente, apresentando ainda uma interessante variação das cores verde e vermelha, dependendo-se da potência de excitação utilizada e da proporção em mol (%) de Nb adicionada. Após a constatação dos excelentes resultados obtidos nos guias dopados com íons Er3+ e Yb3+, foram preparados nanocompósitos co-dopados com Tm3+ e Yb3+ na forma de pós e guias de onda planares, que apresentaram uma largura de banda de 120 nm na região do infravermelho próximo (com máximo de emissão em 1650 nm) e emissões na região do azul (475 nm) e no infravermelho (785 nm), decorrentes de processos de conversão ascendente. Por fim, foi realizada inscrição bem sucedida de canais nos guias de onda planares utilizando um laser de Ti:safira de femtosegundos. Em suma, os materiais nanocompósitos (100-x)SiO2-xNb2O5 apresentam um grande potencial de aplicação, especialmente em fotônica como amplificadores ópticos (EDWA) em telecomunicações, em circuitos fotônicos, lasers na região do visível (explorando conversão ascendente de energia), marcadores ópticos, dependendo fundamentalmente dos íons lantanídeos utilizados na dopagem. No caso especifico de amplificadores ópticos para telecomunicações, pôde-se concluir que as propriedades mais adequadas foram observadas nos materiais nanocompósitos (100-x)SiO2-xNb2O5 guias de onda planares contendo as proporções 80Si-20Nb e 70Si-30Nb tratados termicamente a 900oC co-dopados com íons Er3+/Yb3+ e Tm3+/Yb3+ / In the present work are reported the synthesis and structural, optical and spectroscopic characterizations of lanthanide doped (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposites materials as planar waveguides and powders prepared by the sol gel method for photonic applications. The controlled phase separation and crystallization observed, as well as the particle size and distribution depended on the composition (%Nb) and the annealing temperature. The structural characterization revealed the formation of two Nb2O5 crystalline phases, orthorhombic (T-phase) and monoclinic (M-phase), with nanoparticle size distribution from 7 to 30 nm. The two crystalline phases were observed as nanocrystals dispersed in an amorphous matrix, constituting transparent nanocomposite systems. The formation of the different crystalline phases affected directly the materials luminescent properties which showed an intense near infrared emission (with maximum peak at 1530 nm) under 980 nm excitation, with bandwidth values from 48 to 84 nm. The dependence of emission spectra (inhomogeneous broadening and Stark components), the bandwidth values and the 4I13/2 excited state lifetimes dependence upon the different Nb2O5 crystalline phases formation, led to the Er3+ ions preferential occupation on low phonon energy, Nb2O5-rich environment. Spectroscopic studies with Eu3+-doped nanocomposites provided additional evidences of the lanthanide occupation of different symmetry sites on the Nb2O5-rich environment. The nanocomposites co-doping with Er3+ and Yb3+ ions allowed intensification on the near infrared emission, corresponding to the 4I13/24I15/2 transition, which resulted from the higher cross section of Yb3+ ions at 980 nm and an efficient energy transfer process between the Yb3+ ions and the Er3+ ions. This efficient energy transfer process also intensified the emissions both in green and red range, deriving from upconversion processes. A detailed study on the upconversion processes was made for nanocomposites and waveguides. In the present work, Er3+-doped and Er3+ and Yb3+ co-doped planar waveguides (100-x)SiO2-xNb2O5 with excellent optical, morphological and spectroscopic properties were also obtained, such as, crack free surfaces, a uniform refractive index profile across the surface and the thickness, low rugosity, high light confinement, low optical losses, and an excellent infrared and visible range matrix transparency, as well as emission used on optical telecommunication transmission. The waveguides showed emission both on near infrared and visible range, resulting from upconversion processes, showing an interesting color tuning phenomena in the green and red ranges, dependent on the excitation power and Nb content (mol%). After the excellent results verified with Er3+ and Yb3+, Tm3+ and Yb3+ co-doped nanocomposites and planar waveguides were prepared, which showed a bandwidth of 120 nm in the infrared range (with maximum peak at 1650 nm) and blue (475 nm) and near infrared (785 nm) emissions deriving from upconversion processes. Finally, channel writing using a femtosecond Ti:sapphire laser was successfully performed on the planar waveguides. Therefore, the (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposite materials have shown great potential application, especially in photonic, such as, optical amplifiers (EDWA), photonic circuits, visible range lasers (exploring upconversion processes), and optical markers, depending on the lanthanide doping. In the specific case of optical amplifiers for telecommunication application, it could be concluded that the most adequate properties were observed on the ions Er3+/Yb3+ and Tm3+/Yb3+ co-doped (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposites at 80Si-20Nb and 70Si-30Nb ratios, annealed at 900°C

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Conclusao.pdf: 46180 bytes, checksum: 47dccc8736224bc604a0ca46bd517b13 (MD5) Previous issue date: 2008-04-25 / Hydroxyapatite (HAP) samples were prepared by the chemical precipitation method and were added niobium phosphate (NbOPO4) through wet grinding, up to 1%, 5% and 10% in mass of NbOPO4. The samples were thermally treated under 1100°C and 1300°C. Analysis through X-ray powder diffractometry using the Rietveld method identified the phases in each sample. In vitro tests were conducted with HAP powders activated and non activated with NbOPO4. Analysis by scanning electron microscopy (SEM) allowed the observation of erythrocyte cell’s morphology after incubation of the samples with HAP and spectrometry on the visible region was used to measure the hemolytic index (H.I.) in these cells as well as the functionality of the intra cellular hemoglobin after exposition to the samples. In the samples thermally treated under 1300°C, calcium phosphate phases (a-TCP and b-TCP) were observed and for the thermal treatment up to 1100°C, non stequiometric hydroxyapatite, tricalcium phosphate (b-TCP), CaNb2O6 and Ca2Nb2O7 phases were detected. Increasing the NbOPO4 percentage produced enhancement in the quantities of tricalcium phosphate phases as well as in the unit cell volume of these samples. That result was observed at both temperatures of thermal treatment. There were no observable isolated peaks referring to the phases with Nb in the samples thermally treated under 1300°C; at 1100°C, the increase in the cell volume of the phase b-TCP was followed by um decrease of the cell volume of the phase Ca2Nb2O7. These effects suggest that the deformation observed in the cell parameters of the mentioned phases were caused by the entrance of the Nb ion in to the unit cell of these phases, under substitutional or interstitial conditions. The photomicrographs revealed changes of the erythrocytes morphology of cells incubated with the HAP samples. The results show that these samples do not have a significant hemolytic index (H.I.<2), getting slightly hemolytic to the percentage of 10% of NbOPO4 (10>H.I.>20) in a 0.8% hematocrit. There were no alteration in the functionality of the intra cellular hemoglobin (O2 transport), according to the reoxigenation tests under a controlled atmosphere, for hematocrit 0.8% and 40%. / Amostras de hidroxiapatita (HAP) foram obtidas pelo método da precipitação química e receberam adição de oxifosfato de nióbio (NbOPO4) por moagem úmida. As amostras aditivadas com 1%, 5% e 10% em massa de NbOPO4 foram tratadas termicamente a 1100°C e 1300°C. Análises de difratometria de raios X do pó utilizando o método de Rietveld identificaram as fases presentes em cada amostra. Foram conduzidos testes in vitro dos pós de HAP não aditivada e aditivada com NbOPO4. Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram observar a morfologia eritrocitária pós-incubação com as amostras de HAP e a espectrometria na região do visível permitiu medir o índice hemolítico (I.H.) dessas amostras e a funcionalidade da hemoglobina intracelular face à exposição à droga. Com o tratamento térmico a 1300°C foram observadas fases de fosfato tricálcico (a- TCP e b-TCP) e com o tratamento a 1100°C fases de hidroxiapatita não estequiométrica, fosfatos de cálcio (b-TCP), CaNb2O6 e Ca2Nb2O7. Uma quantidade maior de NbOPO4 produziu aumento da quantidade das fases de fosfato tricálcico bem como no volume da cela unitária destas amostras. Esse resultado foi observado para ambas as temperaturas de tratamento térmico. Não foram observados picos isolados referentes a fases com Nb nas amostras tratadas termicamente a 1300°C; já a 1100°C o aumento do volume de cela da fase b-TCP foi acompanhado por decréscimo do volume de cela da fase Ca2Nb2O7. Esses efeitos sugerem que a deformação observada nos parâmetros da cela unitária das fases citadas foi causada pela entrada do íon Nb na cela unitária destas fases, em condição substitucional ou intersticial. As fotomicrografias mostraram alteração da morfologia eritrocitária para as células incubadas com as amostras de HAP. Os resultados mostraram que essas amostras não têm índice hemolítico significativo (I.H.<2), chegando a moderadamente hemolítico para a porcentagem de 10% de NbOPO4 (10>I.H.>20) em hematócrito de 0,8%. Não houve alteração na funcionalidade da hemoglobina intracelular quanto ao transporte de O2, conforme verificado nos testes de reoxigenação em atmosfera controlada para hematócritos de 0,8% e 40%.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alisson Kwiatkowski da Silva.pdf: 7462256 bytes, checksum: d2fc6ccafb0330bd52456a78fcf372e5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Iron, chromium and niobium nitrides exhibit very interesting physical, chemical, electrical and/or magnetic properties both from the theoretical point of view and from the applications perspectives. Among the applications, these nitrides have found significant interest as materials for magnetic storage devices or in coating industry. The Fe-N, Cr-N and Nb-N systems consist of several interstitial solutions (α, γ, ε-FexN), chemical compounds (γ’-Fe4N, ζ-Fe2N, Cr2N, CrN, β-Nb2N, γ-Nb4N3, δ-NbN, ε-NbN) and metastable phases (α’ martensite, α”-Fe16N2, δ’-NbN). The present work investigates the viability of nitriding of iron, chromium and niobium powders by high energy cryogenic milling, i.e., the high energy milling of metal powders in liquid nitrogen, that accelerate the fracture process, as compared with the convention technic, and allows that the steady state of milling be reached quickly. In addition, some studies suggest the possibility of nitrogen introduction to the metallic powder during milling. In order to assess the nitriding possibility, iron, chromium and niobium powders were processed by high energy cryogenic milling during different milling times (0,5 h, 1,0 h, 2,0 h and 4,0 h). The milled powders were subsequently characterized by DTGA, DSC, TMA, FEG-SEM and DRX. The iron powder was compacted and sintered at 1200ºC during 1 h (N2 atmosphere), and the samples characterized by optical microscopy, SEM, WDS, Mossbauer spectroscopy, DRX, MFM and nanohardness. The chromium and niobium powders processed during 2 h by high energy cryogenic milling was compacted and sintered, respectively, at 1200ºC and 1300ºC during 1 h (N2 atmosphere), and the sample characterized by DRX. The results suggests that the iron powder can’t be nitrided by high energy cryogenic milling even after heat treatment in nitrogen atmosphere. By the other hand, chromium nitrides can be obtained after heat treatment in nitrogen atmosphere (high temperature nitration) and niobium nitrides can be obtained after heat treatment both in nitrogen and argon atmosphere. / Nitretos de ferro, cromo e nióbio apresentam propriedades físicas, químicas, elétricas e/ou magnéticas altamente interessantes tanto do ponto de vista teórico quanto das aplicações em perspectiva. Entre as suas aplicações, estes nitretos tem encontrado significativo interesse como materiais para dispositivos de armazenamento magnético ou na indústria de revestimentos. Os sistemas Fe-N, Cr-N e Nb-N consistem de várias soluções sólidas intersticiais (α, γ, ε-FexN), compostos químicos (γ’-Fe4N, ζ-Fe2N, Cr2N, CrN, β-Nb2N, γ-Nb4N3, δ-NbN, ε-NbN) e fases metaestáveis (martensita α’, α”-Fe16N2, δ’-NbN). O presente trabalho investiga a viabilidade de nitretação de pós de ferro, cromo e nióbio por moagem criogênica de alta energia, i.e., a moagem de alta energia de pós metálicos em nitrogênio líquido, a qual acelera o processo de fratura, em relação à técnica convencional, possibilitando que as condições estacionárias de moagem sejam atingidas mais rapidamente. Em adição, alguns estudos sugerem a possibilidade de introdução de nitrogênio ao pó metálico durante a moagem. Assim, de modo a se avaliar a possibilidade de nitretação, pós de ferro, cromo e nióbio foram processados por moagem criogênica de alta energia durante diferentes tempos de moagem (0,5 h, 1,0 h, 2,0 h e 4,0 h). Os pós moídos foram subsequentemente caracterizados por DTGA, DSC, TMA, FEG-SEM e DRX. O pó de ferro foi compactado e sinterizado à 1200ºC durante 1 h (atmosfera de N2), e as amostras caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica, WDS, Espectroscopia Mössbauer, DRX, MFM e nanodureza. Os pós de cromo e nióbio processados durante 2 h por moagem criogênica de alta energia foram compactados e sinterizados, respectivamente, à 1200ºC e 1300ºC durante 1h (atmosfera de N2), e as amostras caracterizadas por DRX. Os resultados sugerem que o pó de ferro não pode ser nitretado pela técnica de moagem de alta energia criogênica (mesmo após tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio) e que, por outro lado, nitretos de cromo podem ser obtidos após tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio (nitrogenação em alta temperatura) e que nitretos de nióbio podem ser obtidos após tratamento térmico tanto em atmosfera de nitrogênio quanto em atmosfera de argônio.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Holtz de Andrade.pdf: 6124468 bytes, checksum: f5473082aa79c46a8a2ec002b3185a19 (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of this work is the synthesis and characterizations of a glass foam using sodium hydroxide as the foaming agent, in addition to niobium pentoxide used as filler. For the synthesis of the foam, waste glass, sodium hydroxide and niobium pentoxide were mixed in a mold, dried and sintered at 800 oC. In follow, the foam was characterized by different methods: X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric and diferential scanning calorimetry (DSC), Helium pycnometry, compression testing, high resolution electron microscopy field-emission gun (FEG) and chemical microanalysis energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). The result obtained was a glass foam with 36,50 % of porosity and 44,50 % increase in the compressive strenght by niobium pentoxide. / A proposta deste trabalho consistiu na síntese e caracterização de uma espuma constituída de vidro moído e hidróxido de sódio como agente espumante, além do pentóxido de nióbio utilizado como agente de carga. Para a síntese da espuma, o resíduo de vidro, hidróxido de sódio e pentóxido de nióbio foram misturados em um molde, secados e sinterizados a 800 oC. Em seguida, a espuma foi caracterizada por diferentes ensaios: difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica e varredura diferencial de calorimetria (DSC), picnometria de Hélio, ensaio de compressão,microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (FEG) e microanálise química por níveis de energia (EDS). Obteve-se uma espuma de vidro com porosidade de 36,50 % e aumento de 44,50 % na resistência a compressão pelo pentóxido de nióbio.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elton Simomukay.pdf: 7491521 bytes, checksum: 371fd9b9e8a72e2e30452ec70f1b869b (MD5) Previous issue date: 2013-09-05 / This study aimed to obtain potential biomaterials synthesized through hydrothermal reaction between monohydrated calcium ethanoate and the anhydrous ammonium monophosphate with addition of 57.6, 288 and 576 ppm niobium ion precursor (V), the ammonium niobate oxo-tris (oxalate) niobium complex and trihydrated hydrogen that so far has not been often used in biomaterial synthesis. In such an area of increasing innovations, this addition enables to obtain calcium orthophosphates with new perspectives in the biomaterial field in relation to the characteristics of morphological and structural biocompatibility. The synthesis was carried out at temperatures ranging from 100 to 200°C for 24 hours with the use of diaminomethanal to control the precipitation pH and the 2-hydroxy-1,2,3 propano tricarboxylic monohydrated as a regulator of the synthesis initial pH and as a chelating agent for the metallic ions. X-ray diffraction (XRD) was used to characterize the phases formed in the samples, and these phases were confirmed through the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Raman spepctroscopy (RS). The scanning electronic microscopy coupled with X-ray dispersive energy (SEM-XDE) and, transmission electronic microscopy (TEM) were employed to visualize the format of the particles and map the elements present while the laser diffraction granulometric analysis (GDL) and dynamic light scattering analysis (DLS) characterized the distribution of particle sizes. Thermal analysis (TG and DTA) were carried out to verify the thermal behavior and the chemical composition was determined through X-ray fluorescence (XRF). The sample roughness was evaluated through the atomic force microscopy technique (AFM). These materials were submitted to toxicity tests through tests with the Tripan blue dye, MTT reduction measurement and, neutral red dye uptake measurement in order to characterize it initially as a biomaterial. Results obtained in this study enable to conclude that the predominant phase in the samples is the hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH. The increase in the addition of niobium ions precursor (V) from 228 ppm on provokes the appearance of minority phases of niobium compounds and the same precursor affects the morphology and growth of particles originating flower like agglomerates also known as self-structured, and these agglomerates are mainly round with micrometric dimensions formed by nanometric crystallites. The samples kept thermal stability up to 1000°C without forming other calcium orthophosphates besides the hydroxyapatite. The presence of niobium ions (V) was identified in all added samples. The citoxicity of samples could be confirmed by the results of in vitro tests which presented reasonable results enabling other biocompatibiliity characterizations to be carried out to define the use of the samples obtained as biomaterial. / Este trabalho teve como objetivo a obtenção de possíveis biomateriais sintetizados pela reação hidrotérmica entre o etanoato de cálcio monohidratado e o monofosfato de amônio anidro aditivados com 57.6, 288 e 576 ppm de um precursor de íons nióbio (V), o complexo de nióbio oxo-tris (oxalato) niobato de amônio e hidrogênio trihidratado que até o momento é pouco empregado na síntese de biomateriais. Em uma área de crescentes inovações, esta aditivação possibilita a obtenção de ortofosfatos de cálcio com novas perspectivas no campo dos biomateriais em relação às características de biocompatibilidade, morfológicas e estruturais.A síntese foi realizada com temperaturas variando de 100 a 200 °C durante 24 horas com o emprego do diaminometanal para controle do pH de precipitação e do ácido 2-hidroxi-1,2,3 propanotricarboxílico monohidratado como regulador do pH inicial da síntese e como agente quelante para os íons metálicos.Para a caracterização das fases formadas nas amostras obtidas foi utilizada a técnica de difração de raios X (DRX) sendo estas fases confirmadas pelas técnicas espectroscópicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho por transformada de Fourier (IV-TF) e espectroscopia Raman.As técnicas de microscopia eletrônica de varredura acoplada com detector de energia dispersiva de raios X (MEV-EDX) e, de microscopia eletrônica de transmissão (MET) foram empregadas para visualização do formato das partículas e mapeamento de elementos presentes enquanto as técnicas de análise granulométrica por difração de laser (DL) e, de análise por espalhamento dinâmico de luz (EDL) caracterizaram a distribuição do tamanho de partículas. Análises térmicas (TG e ATD) foram realizadas para verificar o comportamento térmico e a composição química foi determinada através da fluorescência de raios X (FRX).A rugosidade da amostras foi avaliada através da técnica de microscopia de força atômica (AFM).Estes materiais foram submetidos a testes de citotoxicidade através dos ensaios do emprego do corante azul de Tripan, medida da redução do MTT e, medida da captação do corante vermelho neutro a fim de inicialmente caracterizá-lo como um biomaterial.Os resultados obtidos neste estudo permitem concluir que a fase predominante nas amostras é a hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH.O aumento da aditivação do precursor de íons nióbio (V) a partir de 288 ppm provoca o surgimento de fases minoritárias de compostos de nióbio e o mesmo precursor afeta a morfologia e o crescimento das partículas originando aglomerados do tipo flower também conhecidas como morfologias auto-estruturadas sendo estes aglomerados predominantemente arredondados com dimensões micrométricas formados por cristalitos nanométricos.As amostras mantiveram estabilidade térmica até 1000 °C sem a formação de outros ortofosfatos de cálcio além da hidroxiapatita.A presença dos íons nióbio (V) foram identificados em todas as amostras aditivadas. A citotoxicidade das amostras pode ser comprovada pelos resultados nos ensaios in-vitro que apresentaram resultados aceitáveis para a possibilidade de realização de outras caracterizações de biocompatibilidade de modo a definir o emprego das amostras obtidas como biomateriais.

Submitted by Filipe dos Santos (fsantos@pucsp.br) on 2017-05-26T12:11:22Z No. of bitstreams: 1 Thelmo de Carvalho Teixeira Branco Filho.pdf: 8694807 bytes, checksum: e1252561376dd05406ca6512edf52d8a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T12:11:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thelmo de Carvalho Teixeira Branco Filho.pdf: 8694807 bytes, checksum: e1252561376dd05406ca6512edf52d8a (MD5) Previous issue date: 2017-05-09 / This thesis will address the convenience of implementing the Water Framework Directive (WFD) in the Brazilian legal system, as a measure of effective environmental justice. In line with the focus of this investigation, it is also considered damages, benefits and conflicts that take place in the Municipality of Catalão, State of Goiás, Brazil, where Niobium is extracted. One of the major sources of conflict therein is water, since the extraction of minerals causes the silting of springs, among other problems. This study has the purpose of contributing to the improvement of the regulation and effectiveness of environmental protection, departing from a popular conflict, which basically involves water. This research leads us to contemplate how the pressure related to social conflicts in Catalao has helped to redefine protection strategies that would secure greater effectiveness of environmental laws. The research hypothesis will be grounded on legal and other scientific theories, including environmental, social and legal diagnoses, which ensure the interdisciplinary nature of the study. The methods employed were the case study and the inductive method, since this research relies on specific data on mining exploration in the Municipality of Catalão, although aiming at looking for premises that could be applied wherever this type of activity may occur. We are seeking answers to "how" and/or "why" the social phenomena combined with the legal one are operating. Mineral resources are the passion of the 21st century, since they are closely associated with the technological age and exacerbated consumption. This fact should be observed with caution, since there is a need for concern with future generations, since those are non-renewable goods. The major challenge of the WFD is the access to information, transparency and participation of citizens as well as all stakeholders in the various stages of the decision-making process, as well as the control on diffuse emissions based on best environmental practices, which in Brazil leave to be desired. Consequently, the existence of this tool in national territory will strengthen other institutes such as environmental responsibility, environmental licensing and the use of best available techniques / A presente tese abordará a conveniência da implementação da Diretiva Quadro da Água (DQA), no ordenamento jurídico brasileiro, como medida de efetiva justiça ambiental, bem como a respeito de danos, benefícios e conflitos ocorridos no município de Catalão, Estado de Goiás, onde se extrai o Nióbio, foco desta investigação. Um dos maiores eixos de conflito é a água, já que a extração dos minerais ocasiona o assoreamento de nascentes, dentre outros problemas. Este estudo visa contribuir para melhorar a regulamentação e a eficácia da proteção ambiental, a partir do conflito popular, envolvendo essencialmente a água. O estudo leva-nos a refletir sobre como a pressão e os conflitos sociais em Catalão têm colaborado para redefinir as estratégias de proteção, a fim de garantir maior efetividade às leis ambientais. A hipótese de pesquisa será edificada pelas teorias jurídicas e demais teorias científicas, perpassando por diagnósticos ambientais, sociais e jurídicos, salvaguardando o viés interdisciplinar do estudo. Os métodos utilizados nesta pesquisa serão o estudo de caso e o método indutivo, uma vez que partimos de dados particulares, como a exploração da mineração no município de Catalão, em busca de premissas que possam ser aplicadas onde ocorrer este tipo de atividade. A metodologia será aplicada visando investigar “como” e/ou “por que” os fenômenos sociais agregados aos jurídicos são atuantes. Os recursos minerais são a coqueluche do século XXI, já que estão intimamente ligados à era tecnológica e ao consumo exacerbado, o que deve ser observado com certa cautela, haja vista a preocupação com as futuras gerações e por se tratar de bens não renováveis. O grande desafio da DQA é o acesso à informação, a transparência e a participação dos cidadãos e de todas as partes interessadas nas várias fases do processo de decisão, além dos controles nas emissões difusas baseados nas melhores práticas ambientais, o que no Brasil deixa a desejar. Por conseguinte, a existência desta ferramenta em território nacional reforçará outros institutos como a responsabilidade ambiental, os licenciamentos ambientais e a utilização das melhores técnicas disponíveis