Submitted by LIECA HASSEGAWA KAVASHIMA null (lie-ca@hotmail.com) on 2016-11-07T22:26:34Z No. of bitstreams: 1 Lieca Hassegawa Kavashima - Dissertação - Mestrado.pdf: 7864947 bytes, checksum: 6b3f02c88be52df0bcf622c6caeaba96 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-10T16:51:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kavashima_lh_me_bauru.pdf: 7864947 bytes, checksum: 6b3f02c88be52df0bcf622c6caeaba96 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T16:51:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kavashima_lh_me_bauru.pdf: 7864947 bytes, checksum: 6b3f02c88be52df0bcf622c6caeaba96 (MD5) Previous issue date: 2016-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria ou zircônia Y-TZP, atualmente é utilizada como biomaterial na odontologia, para a confecção de próteses por meio da tecnologia CAD/CAM, a partir de blocos comerciais pré-sinterizados. A cerâmica Y-TZP é biocompatível, bioinerte e apresenta estética e propriedades mecânicas adequadas à aplicação. Contudo, as características mecânicas podem variar de acordo com o método de fabricação podendo estar sujeita à falhas por fratura frágil causada por defeitos oriundos das etapas de conformação, pré-sinterização, usinagem da prótese ou sinterização. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o processamento cerâmico e determinar as propriedades mecânicas da zircônia Y-TZP. Os blocos foram conformados por prensagem uniaxial e isostática a 200 MPa, pré-sinterizados com diferentes parâmetros (900°C e 950°C) de temperatura, submetidos a ensaio de microdureza Vickers e usinados por CAD/CAM para confecção de próteses. O material pré-sinterizado foi cortado em barras, sinterizado e submetido aos ensaios mecânicos para a determinação da resistência à flexão, módulo elástico dinâmico e estático. Os resultados indicaram que o processo térmico de pré-sinterização com patamar a 950°C proporcionou material adequado ao manuseio e usinagem CAD/CAM com microdureza similar aos materiais disponíveis comercialmente. Os valores de módulo de elasticidade do material após a sinterização final, determinados pelos métodos dinâmicos e estático, entre 205,7 e 231,9 GPa, estão próximos aos relatados na literatura (entre 200 e 220 GPa). As análises estatísticas pelo método ANOVA (p>0,05) e testes de Tukey-Kramer demonstraram que o processo de pré-sinterização não exerceu influência na resistência mecânica após a sinterização final. Assim, o processo de fabricação estudado neste trabalho apresentou parâmetros que possibilitaram a confecção de próteses odontológicas, por meio da tecnologia CAD/CAM, obtendo materiais com propriedades mecânicas adequadas à confecção de copings odontológicos. / The polycrystalline tetragonal yttria stabilized zirconia or Y-TZP zirconia is currently used as a biomaterial in dentistry for the manufacture of prostheses by means of the CAD / CAM technology with pre-sintered commercial blocks. Y-TZP ceramic is biocompatible, bioinert and presents aesthetic features and appropriate mechanical properties for the application. However, the mechanical characteristics can vary according to the manufacturing method and may be subjected to failure by brittle fracture caused by defects originated from forming, pre-sintering, prosthesis machining or sintering. Thus, the goal of this work was to evaluate the ceramic processing and determine the mechanical properties of the Y-TZP zirconia. Blocks were formed by uniaxial and isostatic compression at 200 MPa, pre-sintered with different temperature parameters (900°C and 950°C), subjected to Vickers microhardness test and machined by CAD / CAM for prostheses manufacture. The pre-sintered material was cut into bars, sintered and submitted to mechanical tests in order to determine flexural strength, static and dynamic elastic modulus. Results showed that the pre-sintering thermal process with 950°C as a baseline provided a suitable material handling and machining CAD / CAM with a microhardness similar to the materials commercially available. The Young’s modulus values of the material after the final sintering, determined by the dynamic and static methods were found between 205.7 and 231.9 GPa are close to those reported in the literature (between 200 and 220 GPa). The statistical analyses via ANOVA (p> 0.05) method and Tukey-Kramer tests showed that the pre-sintering process had no influence on the mechanical resistance after the final sintering. Therefore, the manufacturing process studied in this work presented parameters that enabled the manufacture of dental prostheses by means of the CAD / CAM technology, obtaining materials with suitable mechanical properties to dental copings confection.

CSZ. Os pós cerâmicos foram caracterizados por picnometria a hélio, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, termogravimetria, calorimetria diferencial exploratória, granulometria por espalhamento de laser e adsorção gasosa (BET). Por sua vez, a avaliação dos compactos sinterizados foi feita por técnicas de medidas de densidade, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, impressão Vickers e espectroscopia de impedância. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a adição de alumina em zircônia estabilizada com 9 mol% de ítria na fase cúbica promove, nos pós cerâmicos, elevação da área superficial específica, desaglomeração e redução da cristalinidade dos óxidos, exigindo tratamentos térmicos mais energéticos para atingir elevada densidade. Em relação aos produtos sinterizados, verificou-se que a rota adotada confere homogeneidade microestrutural ao compósito, e que a adição de alumina restringe o crescimento dos grãos, eleva a dureza e tenacidade à fratura e contribui para o aumento da condutividade iônica total, apesar do decréscimo na condutividade dos grãos. Estes resultados mostraram que, para aplicação como eletrólito sólido, a adição de até 5 % de alumina, em massa, na matriz de zircônia estabilizada na fase cúbica eleva consideravelmente a tenacidade à fratura e a condutividade iônica do compósito, se comparada às cerâmicas de zircônia estabilizada com ítria na fase cúbica. / The global warmness and the necessity to obtain clean energy from alternative methods than petroleum raises the importance of developing cleaner and more efficient systems of energy generation, among then, the solid oxide fuel cell (SOFC). Cubic stabilized zirconia (CSZ) has been the most studied material as electrolyte in SOFC, due to its ionic conductivity and great stability at operation conditions. However, its low fracture toughness difficults its application as a thin layer, what could lead to an improvement of cell efficiency. In this sense, the alumina addition in CSZ forms a composite, which can shift its mechanical properties, without compromising its electrical properties. In this work, coprecipitation synthesis route and ceramic processing of zirconia-alumina composites were studied, in order to establish optimum conditions to attain high density, homogeneous microstructure, and better mechanical properties than CSZ, without compromising ionic conductivity. For this purpose, composites containing up to 40 wt % of alumina, in a 9 mol % yttria-stabilized zirconia (9Y-CSZ) matrix were evaluated. In order to optimize the synthesis of the composites, a preliminary study of powder obtaining and processing were carried out, at compositions containing 20 wt % of alumina, in 9Y-CSZ. The ceramic powders were characterized by helium picnometry, X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, granulometry by laser diffraction and gas adsorption (BET). The characterization of sinterized compacts were performed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical microscopy, density measurements, Vickers indentation and impedance spectroscopy. The obtained results show that the alumina adition, in the 9Y-CSZ matrix powders, raises the specific surface area,promotes deagglomeration of powders and elevates the oxides crystallization temperature, requiring higher energetic thermal treatments to attain high densities. In relation to the sintered products, it was confirmed the excellent homogeneity and crystallinity of microstructure provided by the chosen route, the restriction of grain growth by alumina addition, raise of hardness and fracture toughness, and higher ionic conductivity, even tough a lower bulk conductivity. These results indicate that the addition of 5 wt % alumina in CSZ matrix allows the application of this material as solid oxide fuel cell electrolytes, due to its better fracture toughness and ionic conductivity, compared to yttria-stabilized cubic zirconia ceramics.

CSZ. Os pós cerâmicos foram caracterizados por picnometria a hélio, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, termogravimetria, calorimetria diferencial exploratória, granulometria por espalhamento de laser e adsorção gasosa (BET). Por sua vez, a avaliação dos compactos sinterizados foi feita por técnicas de medidas de densidade, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, impressão Vickers e espectroscopia de impedância. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a adição de alumina em zircônia estabilizada com 9 mol% de ítria na fase cúbica promove, nos pós cerâmicos, elevação da área superficial específica, desaglomeração e redução da cristalinidade dos óxidos, exigindo tratamentos térmicos mais energéticos para atingir elevada densidade. Em relação aos produtos sinterizados, verificou-se que a rota adotada confere homogeneidade microestrutural ao compósito, e que a adição de alumina restringe o crescimento dos grãos, eleva a dureza e tenacidade à fratura e contribui para o aumento da condutividade iônica total, apesar do decréscimo na condutividade dos grãos. Estes resultados mostraram que, para aplicação como eletrólito sólido, a adição de até 5 % de alumina, em massa, na matriz de zircônia estabilizada na fase cúbica eleva consideravelmente a tenacidade à fratura e a condutividade iônica do compósito, se comparada às cerâmicas de zircônia estabilizada com ítria na fase cúbica. / The global warmness and the necessity to obtain clean energy from alternative methods than petroleum raises the importance of developing cleaner and more efficient systems of energy generation, among then, the solid oxide fuel cell (SOFC). Cubic stabilized zirconia (CSZ) has been the most studied material as electrolyte in SOFC, due to its ionic conductivity and great stability at operation conditions. However, its low fracture toughness difficults its application as a thin layer, what could lead to an improvement of cell efficiency. In this sense, the alumina addition in CSZ forms a composite, which can shift its mechanical properties, without compromising its electrical properties. In this work, coprecipitation synthesis route and ceramic processing of zirconia-alumina composites were studied, in order to establish optimum conditions to attain high density, homogeneous microstructure, and better mechanical properties than CSZ, without compromising ionic conductivity. For this purpose, composites containing up to 40 wt % of alumina, in a 9 mol % yttria-stabilized zirconia (9Y-CSZ) matrix were evaluated. In order to optimize the synthesis of the composites, a preliminary study of powder obtaining and processing were carried out, at compositions containing 20 wt % of alumina, in 9Y-CSZ. The ceramic powders were characterized by helium picnometry, X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, granulometry by laser diffraction and gas adsorption (BET). The characterization of sinterized compacts were performed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical microscopy, density measurements, Vickers indentation and impedance spectroscopy. The obtained results show that the alumina adition, in the 9Y-CSZ matrix powders, raises the specific surface area,promotes deagglomeration of powders and elevates the oxides crystallization temperature, requiring higher energetic thermal treatments to attain high densities. In relation to the sintered products, it was confirmed the excellent homogeneity and crystallinity of microstructure provided by the chosen route, the restriction of grain growth by alumina addition, raise of hardness and fracture toughness, and higher ionic conductivity, even tough a lower bulk conductivity. These results indicate that the addition of 5 wt % alumina in CSZ matrix allows the application of this material as solid oxide fuel cell electrolytes, due to its better fracture toughness and ionic conductivity, compared to yttria-stabilized cubic zirconia ceramics.

O dissilicato de ítrio (Y2Si2O7) por apresentar propriedades luminescentes consideráveis, é um potencial substituto dos óxidos de terras raras na tecnologia de queimadores de gás para iluminação. Em processos de conformação a partir de suspensões, o controle da estabilidade das partículas em meio líquido consiste em uma importante etapa para a produção de componentes com microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Neste sentido, este trabalho apresenta estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de Y2Si2O7 e β-Y1,95Dy0,05Si2O7 com o objetivo de preparar suspensões compatíveis para o processo de conformação por réplica, usando-se fibras vegetais como matriz para a confecção de componentes reticulados para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados parâmetros determinantes na estabilidade e comportamento de fluxo das suspensões, como também a luminescência estimulada pela temperatura desses materiais na forma de pó e a eficiência radiante do protótipo de queimador de gás. Os resultados obtidos para o β-Y1,95Dy0,05Si2O7 comparados com a ítria (Y2O3) e concentrado de terras raras contento ítria (YTR) mostram-se promissores. Desenvolveu-se por processamento coloidal do β-Y1,95Dy0,05Si2O7 e utilizando-se o processo de conformação por réplica a partir da esponja vegetal Lufa Cylindrica, um protótipo de lâmpada de queimador de gás com boa resistência mecânica ao manejo, emissividade espectral no visível (λ=580nm) e eficiência radiante de 13%, com grande potencial para iluminação de ambientes internos de acordo com as recomendações da Comissão Internacional de Iluminação (CIE). / Yttrium disilicate (Y2Si2O7) shows luminescent proprieties and is a potential material to replace rare earth oxides in porous burner technology for lighting. In conformation process from suspensions the control of stability of particles in aqueous medium is an important step to produce ceramic components that show homogeneous microstructure and structural stability. This work presents studies about surface behavior, stability and rheological behavior of aqueous suspensions of Y2Si2O7 and β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and aims to prepare suitable suspensions for replica method, and vegetable fibers were used as template to produce porous components for gas burners. In this study key parameters on stability and rheological behavior of suspensions were evaluated, as well as the stimulated luminescence of powders by increasing temperature and radiant efficiency of gas burner prototype. The results as compared with yttria and rare earth concentrate containing yttria are very promising. By colloidal processing of β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and using replica method from Luffa Cylindrica vegetable sponge a prototype of gas burner lamp showing good handle strength, visible spectral emissivity (λ=580nm), radiant efficiency of 13%, and great potential to be used for lighting internal spaces according to the International Commission on Illumination (CIE).

O dissilicato de ítrio (Y2Si2O7) por apresentar propriedades luminescentes consideráveis, é um potencial substituto dos óxidos de terras raras na tecnologia de queimadores de gás para iluminação. Em processos de conformação a partir de suspensões, o controle da estabilidade das partículas em meio líquido consiste em uma importante etapa para a produção de componentes com microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Neste sentido, este trabalho apresenta estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de Y2Si2O7 e β-Y1,95Dy0,05Si2O7 com o objetivo de preparar suspensões compatíveis para o processo de conformação por réplica, usando-se fibras vegetais como matriz para a confecção de componentes reticulados para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados parâmetros determinantes na estabilidade e comportamento de fluxo das suspensões, como também a luminescência estimulada pela temperatura desses materiais na forma de pó e a eficiência radiante do protótipo de queimador de gás. Os resultados obtidos para o β-Y1,95Dy0,05Si2O7 comparados com a ítria (Y2O3) e concentrado de terras raras contento ítria (YTR) mostram-se promissores. Desenvolveu-se por processamento coloidal do β-Y1,95Dy0,05Si2O7 e utilizando-se o processo de conformação por réplica a partir da esponja vegetal Lufa Cylindrica, um protótipo de lâmpada de queimador de gás com boa resistência mecânica ao manejo, emissividade espectral no visível (λ=580nm) e eficiência radiante de 13%, com grande potencial para iluminação de ambientes internos de acordo com as recomendações da Comissão Internacional de Iluminação (CIE). / Yttrium disilicate (Y2Si2O7) shows luminescent proprieties and is a potential material to replace rare earth oxides in porous burner technology for lighting. In conformation process from suspensions the control of stability of particles in aqueous medium is an important step to produce ceramic components that show homogeneous microstructure and structural stability. This work presents studies about surface behavior, stability and rheological behavior of aqueous suspensions of Y2Si2O7 and β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and aims to prepare suitable suspensions for replica method, and vegetable fibers were used as template to produce porous components for gas burners. In this study key parameters on stability and rheological behavior of suspensions were evaluated, as well as the stimulated luminescence of powders by increasing temperature and radiant efficiency of gas burner prototype. The results as compared with yttria and rare earth concentrate containing yttria are very promising. By colloidal processing of β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and using replica method from Luffa Cylindrica vegetable sponge a prototype of gas burner lamp showing good handle strength, visible spectral emissivity (λ=580nm), radiant efficiency of 13%, and great potential to be used for lighting internal spaces according to the International Commission on Illumination (CIE).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3739.pdf: 7585399 bytes, checksum: ef36ef70df9522baa0ebe2cbbca4ebce (MD5) Previous issue date: 2011-12-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, one of the goals was the stabilization and/or optimization of the perovskita phase in the (Pb,La)(Mg1/3Nb2/3)O3+PbTiO3 (PLMN-PT) e Pb(Mg1/3Nb2/3)O3+PbTiO3+La2O3 (PMN-PT:La) powders in order to obtain ceramics with appropriate quality for optical applications. The stabilization of the system studied here was possible by the use of oxygen atmosphere in the powder calcinations process and densification process. Secundary phases, smaller to 5% and until 0% for the calcined powders and the densified pellets respectively were archived. After being given the best calcinations conditions, the pellets were conventionally and uniaxially hot pressing densified on oxygen atmosphere. For all the ceramics were performed structural, micro structural, and electrical characterizations. Comparisons between the systems studied (PLMN-PT and PMNPT: La) and between the densified processes used (conventionally and uniaxial hot pressing) were performed for all PT concentration. Relationship between vacancies and PT concentration were determined from measurements realized. Excellent properties were found for all the ceramics, as such, homogeneous microstructure, high density, free secondary phases and electrical properties as the reported in the literature. Light transmission (from visible to near infrared) was observed in ceramics obtained by uniaxil hot pressing. Electro-óptical characterization in function of frequency and temperature unprecedented were performed for all the transparent ceramics using the dynamic method Senarmont. Finally, electro-optics coefficient ideal for technological applications, this being, a clear sign of the excellent quality of the ceramics obtained in this work. / Neste trabalho, foi realizada a estabilização da fase perovskita nos pós de sistemas baseados no composto Pb(Mg1/3Nb2/3)O3+PbTiO3 (PMN-PT) dopado com lantânio. A estabilização da fase perovskita foi analizada primeiro para o sistema PLMN-13PT, obtido pelo método de mistura de óxidos, sendo usadas diferentes atmosferas no processo de calcinação. Após ser determinada a melhor atmosfera para o processo de calcinação, foram calcinados os pós dos sistemas (Pb,La)(Mg1/3Nb2/3)O3+PbTiO3 (PLMN-PT) e Pb(Mg1/3Nb2/3)O3+PbTiO3+La2O3 (PMNPT: La) em função da concentração de PT, com o intuito de estabelecer a influência da concentração de PT e da estequiometria no processo de calcinação. De tais pós, corpos cerâmicos foram densificados convencionalmente e por prensagem uniaxial a quente em atmosfera de oxigênio. Para todas as cerâmicas foram realizadas caracterizações estruturais, microestruturais e elétricas. Encontrando-se ótimas propriedades, tais como: microestrutura homogênea, alta densidade, baixa quantidade de fases espúrias e propriedades elétricas da ordem das já reportadas na literatura, ideais para aplicações tecnológicas. No caso das cerâmicas densificadas convencionalmente foi possível estabelecer a influência de fases espuridas, do tipo pirocloro, e a geração de vacâncias tanto nos sítios A como nos sítios B (dependendo da fórmula estequiométrica usada) nas diversas propriedades. Sendo um parâmetro importante para determinar as propriedades o comportamento do tamanho de grão em função do PT e sua relação com o volume do contorno de grão. Para as cerâmicas densificadas por prensagem uniaxial a quente, a anisotropia das tensões internas podem favorecer a difusão atômica em direções especificas, durante o processo de densificação, conformando uma cerâmica com grãos que possuam gradientes de concentração dos íons constituintes. Assim as propriedades macroscópicas do material, quando prensado, estariam em função da distribuição de composições medias de cada grão. Transmissão de luz (do visível até o infravermelho próximo) foi observada em amostras preparadas por prensagem uniaxial a quente. Os resultados de transmitância foram analisados segundo processos de espalhamento e absorção de luz por poros e fases precipitadas nos grãos e nos contornos de grão. Também vi foram realizadas caracterizações eletro-ópticas para as cerâmicas transparentes. Medidas inéditas de coeficientes eletro-ópticos foram obtidas para todas as amostras transparentes usando-se o método dinâmico Senarmont. Estas medidas foram relacionadas com as propriedades estruturais, microestruturais e dielétricas, encontrando-se relações importantes com a formação de dominios ferroelétricos e sua influência nas medidas ópticas e eletro-ópticas. Coeficientes elétro-ópticos em função da frequência e temperatura também foram obtidos. Encontrou-se coeficientes eletro-ópticos apropriados para aplicações tecnológicas, sendo isto, um claro sinal da excelente qualidade das cerâmicas obtidas neste trabalho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHB.pdf: 13776688 bytes, checksum: 9b5f56dbe44ae31b94d46975c7b7feb5 (MD5) Previous issue date: 2005-11-11 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, the processing of BIMEVOX family ceramics (ME-doped bismuth vanadate, ME =Cu2+, Fe3+ and Ti4+), obtained by precursor oxides fusion method was studied. The resulting powders were valued by X ray diffraction, atomic emission spectrometry, scanning and transmission electronic microscopy, and analyzed by particle size distribution. The obtained results showed the oxides fusion method promoted the formation of the interest phases, with the desired content of dopants. The powders presented a majority crystalline portion and a residual vitreous phase, which can be responsible for the relatively high final densities (above 95%) of the sintered samples, reached at lower temperatures (750 ºC for BICUVOX and 800 ºC for BIFEVOX and BITIVOX) and shorter firing times (4 hours), if compared with some literature data. The microstructure of samples was revealed without any superficial treatment or etching (thermal or chemical), but there is not an explanation for this phenomenon yet. The grains presented a mean size small enough (about 3 µm) to promote a reproducibility of the electrical conductivity over a heatingcooling thermal cycle, at the temperature range valued (150 450 ºC). Electrical conductivity was not significantly influenced by the pO2 not even for the final density of the samples, and the activation energy values for the conduction presented small difference. Electrical measurements indicated the presence of order-disorder transformations in between 450-500 °C, which were showed up through the change of the slope in the conductivity-temperature curves. According to the carried out tests in prototypes, in spite of unsuitability of BIMEVOX materials studied for the application in melted metals at 1600 °C (due low melting point of these ceramics), they can be possibly applied as gas sensors in ambient of lower temperatures. / Nesse trabalho foi estudado o processamento de cerâmicas da família BIMEVOX (vanadatos de bismuto dopados com os cátions Cu2+, Fe3+ e Ti4+), obtidas pelo método de fusão de óxidos precursores das fases de interesse. Os pós foram caracterizados por difração de raios X, espectrometria de emissão atômica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, e por análise da distribuição de tamanho de partículas. Os resultados obtidos mostraram que o método de fusão de óxidos promoveu a formação das fases de interesse, inclusive com o teor de dopantes desejado. Os pós apresentaram uma porção cristalina majoritária e uma fase vítrea residual, a qual se acredita seja a responsável pelas densidades finais relativamente altas (acima de 95%) observadas para as amostras sinterizadas, alcançadas a menores temperaturas (750 ºC para o BICUVOX e 800 ºC para o BIFEVOX e para o BITIVOX) e tempos de patamar mais curtos (4 horas), se comparados com alguns dados de literatura. A microestrutura das amostras foi revelada sem a necessidade de qualquer tratamento superficial ou ataque (térmico ou químico), mas ainda não se sabe o motivo para tal fenômeno. Os grãos apresentaram um tamanho médio suficientemente pequeno (cerca de 3 µm), capaz de proporcionar às amostras uma reprodutibilidade na condutividade elétrica sobre um ciclo térmico de aquecimento-resfriamento, na faixa de temperatura avaliada (150 a 450 ºC). A condutividade elétrica não foi significativamente influenciada pela pressão parcial de oxigênio ou pela densidade final das amostras, e os valores de energia de ativação para a condução apresentaram pequena variação. Medidas elétricas indicaram a ocorrência de transformações ordem-desordem entre 450-500 °C, evidenciadas pela variação na inclinação da curva condutividade-temperatura. Conforme os testes realizados em protótipos, apesar da inadequação dos materiais BIMEVOX estudados para a aplicação em banhos de metais fundidos a 1600 °C (devido a sua refratariedade relativamente baixa), isso não exclui a sua promissora aplicação como sensores de gases em ambientes menos severos de temperatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseARFP.pdf: 4542187 bytes, checksum: a0394d7f2301d933851210b6a38fc2f9 (MD5) Previous issue date: 2005-07-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / Plastic forming, followed by roll-pressing, allows to shape ceramic bodies with thickness that are useful for electronic and pavement ceramics. This work introduces an alternative route to processing ceramic plastic mixes. The first step comprehended the selection of suitable raw materials with the aim of assure the best packing of particles, followed by decreased porosity and water consumption. Theoretical porosity of distinct calcined alumina was calculated with data obtained by measuring some properties of the raw materials: density (picnometry), specific surface area and particle size determination by the sedimentation technique. Deflocculants with distinct molecular design and plasticizer adequate to the route proposed were selected. The proposed route involved processing a ceramic suspension as most concentrated as possible with pseudo plastic rheological behavior. This behavior was determined by viscosimetry of the suspension. Alumina plastic mix was processed by mixing an alumina suspension using a mechanical mixer, followed by adding the plasticizer with a helix mixer and finally became homogeneous by knife milling. Drying and firing settings were chosen with the aim of avoid thermal stresses that would damage the ceramic bodies. Rheological behavior of plastic mixes was also measured. Physical, mechanical and microestrutural characteristics of the ceramic bodies were also measured after roll forming. The influence of some processing parameters was also evaluated: roll velocity, thickness of the ceramic bodies and de-airing of plastic mix. Results allowed deducing that viscoplastic processing is an interesting alternative, low cost one, of forming ceramic substrates with low water (12% wt) and organic additive (2% wt) content. / A conformação plástica por rolos permite a obtenção de corpos cerâmicos em uma faixa de espessura de considerável interesse tecnológico, para utilização em substratos cerâmicos e revestimento. Este trabalho apresenta a proposta de uma rota alternativa para o processamento de massas plásticas cerâmicas, que envolve uma etapa intermediária, a partir de suspensões altamente concentradas. A primeira etapa envolveu a correta seleção das matérias-primas, com o intuito de assegurar o melhor empacotamento, acompanhado da conseqüente menor porosidade, e para garantir um mínimo consumo de água. Foram selecionados aditivos dispersantes com diferentes arquiteturas moleculares e modificadores de viscosidade adequados ao processamento desejado. A rota proposta envolveu o processamento de uma suspensão cerâmica, a mais concentrada possível, que apresentasse comportamento reológico pseudoplástico. A homogeneização da suspensão em agitador mecânico, a adição de um modificador de viscosidade com o auxílio de misturador helicoidal e a sua homogeneização em moinho de facas propiciaram a obtenção de massas plásticas de alumina. As condições de secagem e tratamento térmico foram definidas com o intuito de evitar o favorecimento de tensões que acarretassem o surgimento ou propagação de defeitos nas peças conformadas. Foram avaliadas as características reológicas das suspensões e das massas plásticas processadas. Além disso, foram ainda efetuados ensaios de caracterização física, mecânica e microestrutural dos corpos conformados por laminação por rolos a frio. O efeito de parâmetros de processo como velocidade do rolo de laminação, espessura da amostra laminada e desaeração da massa plástica em extrusora com o auxílio de bomba de vácuo, sobre as características acima mencionadas, também foram avaliados. Os resultados mostraram que o processamento visco-plástico é uma alternativa interessante, e de baixo custo, para a conformação de substratos cerâmicos com baixos teores de água (12% em peso) e de aditivos (2% em peso) quando comparados com os teores usuais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1906.pdf: 7947515 bytes, checksum: aa9b082702660215e072f2d80d8bb33a (MD5) Previous issue date: 2008-03-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / Alumina ceramic substrates were conformed by viscoplastic conformation by cold roll pressing in a range of thickness between 100 and 200 µm, which one presents a great technology interesting for eletro-eletronic applications. Among all the techniques of ceramic conformation the viscoplastic processing shows great advantages, allowing the conformation oh ceramic bodies with superior mechanical properties, when compared to the bodies conformed by traditional techniques, such as extrusion, or more complex as tape casting. In this scope, the objective of this work was to verify the potential of viscoplastic conformation by cold roll pressing as a technique to obtain thin substrates, from a high alumina plastic mass prepared in a sigma mixer and extruded by vacuum. In this way, parameters process such as the speed of the rollers and the thickness of the substrates were evaluated, as well as the stages of shrinkage and firing. The final samples were characterized by determination of the microstructure, apparent density and porosity, volume retraction, penetrating liquid and surface roughness. The results showed that the speed of rollers around 15 and 18 rpm provided substrates without the presence of macro defects. Moreover, there s no correlation between the thickness of the substrates and the final characteristics after sinterization, and there s no preferential orientation of the particles when the mass of submitted to plastic deformation. Density superior to 95% of theoretical density were achieved, producing translucent samples and a great homogeneity of the grain size. After the establishment of best conditions for preparation of alumina substrates, they have been applied in the preparation of zirconia substrates with reproducibility of the results, showing that the viscoplastic processing by roll pressing can be an alternative process for the manufacture of ceramic substrates. / Foram conformados substratos cerâmicos de alumina pelo processo de conformação viscoplástica por rolos a frio em uma faixa de espessura entre 100 e 200 µm, a qual apresenta grande interesse tecnológico para aplicações eletro-eletrônicas. Dentre as diversas técnicas de conformação cerâmica, o processamento viscoplástico tem demonstrado grandes vantagens, permitindo a conformação de corpos cerâmicos com propriedades mecânicas superiores, quando comparadas às obtidas por técnicas tradicionais, como a extrusão ou mais complexas, como a colagem de fita ( tape casting ). Neste âmbito, o objetivo deste trabalho foi verificar o potencial da conformação viscoplástica por rolos a frio, como técnica para obtenção de substratos de fina espessura, a partir de massa plástica de alta alumina preparada em misturador tipo sigma e extrudada a vácuo. Dessa forma, parâmetros de processo, tais como velocidade dos rolos de conformação e espessura dos substratos, foram avaliados, bem como as etapas de secagem e queima. As amostras finais foram caracterizadas quanto à microestrutura, densidade e porosidade aparente, retração volumétrica de queima, líquido penetrante e rugosidade superficial. Os resultados mostraram que velocidades dos rolos laminadores em torno de 15 a 18 rpm proporcionaram a obtenção de substratos livres de macrodefeitos. Além disso, não houve uma correlação direta entre a espessura dos substratos e as características finais após sinterização, e não ocorreu orientação preferencial das partículas com a deformação da massa plástica. Densidades superiores a 95% da densidade teórica foram atingidas, produzindo amostras translúcidas e com grande homogeneidade de tamanho de grão. Após o estabelecimento das melhores condições de preparação dos substratos de alumina, estas foram aplicadas na preparação de substratos de zircônia com reprodutibilidade dos resultados, demonstrando que a conformação por rolos a frio de massas viscoplásticas pode ser um processo alternativo para a fabricação de substratos cerâmicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6562.pdf: 9369782 bytes, checksum: 46884d43907cb278f2aef50c933da6ec (MD5) Previous issue date: 2014-10-07 / Itaipu Binational along with the Swiss company power generation Kraftwerke Oberhasli AG/KWO, are developing a battery of nickel-sodium salt (Na/NiCl2), which uses β/β"-Al2O3 ceramic as solid electrolyte, to apply on electric vehicles and stationary banks. The main challenges in obtaining β/β"-alumina are obtain more content β"-Al2O3 phase, the difficulty in controlling the sodium loss during the sintering and minimize abnormal grain growth which leads to a duplex microstructure which compromises the mechanical strength. This paper aims to: i) develop ceramic solid electrolyte β/β "-alumina using powders prepared by citrate process (CP) and mixed oxides process (MOP) and correlate the microstructure with electrical conductivity and mechanical properties, ii) obtain solid electrolyte tubular using the powder which generated the best samples. The samples obtained with MOP powder were not sensitive to sintering atmosphere. The amount of β” phase was ≈75%, microstructure obtained was duplex form containing larger grains (≈150 μm) dispersed in a matrix of smaller grains (≤5 μm). The higher mechanical resistance value to radial compression was 92 ± 14 MPa and the maximum the electrical conductivity value was 1.03x10-1 S.cm-1 at 300 oC. Citrate process produced nano-powder, which was more sensitive to the samples stowage during sintering and generated a microstructure more thin and homogeneous with grain size about ≤5 μm. Amount of β” phase, electrical conductivity and mechanical strength were lower than those obtained by the MOP. The solid electrolytes tubular were obtained by isostatic pressing with powder prepared via MOP. The pipes have a good mechanical resistance to green body for handling and finishing with good densification after sintering, indicating the viability of manufacturing of tubes for batteries. / A Itaipu Binacional juntamente com a empresa suíça de geração de energia Kraftwerke Oberhasli AG/KWO estão desenvolvendo uma bateria de sal sódio-níquel (Na/NiCl2), a qual utiliza a cerâmica β/β”-Al2O3 como eletrólito sólido, visando aplicação em veículos elétricos e bancos estacionários. Os principais desafios na obtenção da β/β”-alumina são obter uma quantidade majoritária da fase β”-Al2O3, a dificuldade em controlar a perda de sódio durante a sinterização e minimizar o crescimento anormal de grão que leva à uma microestrutura duplex, que compromete a resistência mecânica. O presente trabalho tem por objetivos: i) obter o eletrólito sólido β/β”-alumina utilizando pós preparados pelo processo de mistura de óxidos (MO) e processo citrato (PC) e correlacionar a microestrutura com a condutividade elétrica e resistência mecânica, ii) obter eletrólito sólido tubular utilizando o pó que gerou as melhores amostras. Os corpos de prova obtidos com pó de MO não se mostraram sensíveis a atmosfera de sinterização. O teor de fase β” foi de ≈ 75% e a microestrutura obtida foi do tipo duplex com grãos de ~150 μm dispersos em uma matriz de grãos inferiores a 5 μm. O maior valor da resistência mecânica a compressão diametral foi 92±14 MPa, e o máximo valor da condutividade elétrica foi de 1,03x10-1 S.cm-1 a 300oC. Já o processo citrato processo gerou nanopó, foi mais sensível ao acondicionamento da amostra durante a sinterização e gerou microestrutura mais fina e homogênea com grãos ≤5 μm. Os valores da condutividade elétrica, teor de fase β” e resistência mecânica das amostras obtidas com estes pós foram inferiores àquelas obtidas pelo processo de MO. Os eletrólitos sólidos tubulares foram obtidos por prensagem isostática utilizando pó de MO, apresentam boa resistência mecânica a verde para manuseio e acabamento, boa densificação após sinterização, sinalizando a viabilidade da fabricação dos tubos para baterias.