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

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

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-25T19:02:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_GeologiaGeoquimicaPetrologia.pdf: 4503410 bytes, checksum: 4854df0b250c0f52b7ef6b7dfd56c0a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-26T14:01:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_GeologiaGeoquimicaPetrologia.pdf: 4503410 bytes, checksum: 4854df0b250c0f52b7ef6b7dfd56c0a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T14:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_GeologiaGeoquimicaPetrologia.pdf: 4503410 bytes, checksum: 4854df0b250c0f52b7ef6b7dfd56c0a1 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / INCT/GEOCIAM - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Geociências da Amazônia / O mapeamento geológico realizado na área de Nova Canadá, porção sul do Domínio Carajás, Província Carajás, possibilitou a individualização de duas unidades de caráter máfico e intrusivas nos granitoides do Complexo Xingu e, mais restritamente, na sequência greenstone belt do Grupo Sapucaia. São representadas por diques de diabásio isotrópicos e por extensos corpos de anfibolito, com os últimos descrevendo texturas nematoblástica e granoblástica, de ocorrência restrita à porção SW da área. Ambos apresentam assinatura de basaltos subalcalinos de afinidade toleítica, sendo que os diques de diabásio são constituídos por três variedades petrográficas: hornblenda gabronorito, gabronorito e norito, sendo essas diferenças restritas apenas quanto à proporção modal de anfibólio, orto- e clinopiroxênio, já que texturalmente, as mesmas não apresentam diferenças significativas. São formados por plagioclásio, piroxênio (orto- e clinopiroxênio), anfibólio, minerais óxidos de Fe-Ti e olivina, apresentam um padrão ETR moderadamente fracionado, discreta anomalia negativa de Eu, ambiente geotectônico correspondente a intraplaca continental, e assinaturas dos tipos OIB e E-MORB. Já os anfibolitos são constituídos por plagioclásio, anfibólio, minerais opacos, titanita e biotita, mostram um padrão ETR horizontalizado, com anomalia de Eu ausente, sendo classificados como toleítos de arco de ilha e com assinatura semelhante aos N-MORB. Os dados de química mineral obtidos nessas unidades mostram que, nos diques de diabásio, o plagioclásio não apresenta variações composicionais significativas entre núcleo e borda, sendo classificados como labradorita, com raras andesina e bytownita; o anfibólio mostra uma gradação composicional de Fe-hornblenda para actinolita, com o aumento de sílica. Nos anfibolitos, o plagioclásio mostra uma grande variação composicional, de oligoclásio à bytownita nas rochas foliadas, sendo que nas menos deformadas, sua classificação é restrita à andesina sódica. O piroxênio, presente apenas nos diabásios, exibe considerável variação em sua composição, revelando um aumento no teor de magnésio nos núcleos, e de ferro e cálcio, nas bordas, permitindo classificá-los em augita, pigeonita (clinopiroxênio) e enstatita (ortopiroxênio). Os diabásios apresentam titanomagnetita, magnetita e ilmenita como os principais óxidos de Fe-Ti, permitindo reconhecer cinco formas distintas de ilmenita nessas rochas: ilmenita treliça, ilmenita sanduíche, ilmenita composta interna/externa, ilmenita em manchas e ilmenita individual. Feições texturais e composicionais sugerem que a titanomagnetita e os cristais de ilmenita composta externa e individual foram originados durante o estágio precoce de cristalização. Durante o estágio subsolidus, a titanomagnetita foi afetada pelo processo de oxi-exsolução, dando origem a intercrescimentos de magnetita pobre em titânio com ilmenita (ilmenitas treliça, em mancha, sanduíche e composta interna). Os anfibolitos possuem a ilmenita como único mineral óxido de Fe e Ti ocorrendo, portanto, sob a forma de ilmenita individual, onde encontra-se sempre associada ao anfibólio e à titanita. Os valores mais elevados de suscetibilidade magnética (SM) estão relacionados aos gabronoritos e noritos, os quais exibem maiores conteúdos modais de minerais opacos e apresentam titanomagnetita magmática em sua paragênese. A variedade hornblenda gabronorito define as amostras com valores intermediários de SM. Os menores valores de SM são atribuídos aos anfibolitos, que são desprovidos de magnetita. A correlação negativa entre valores de SM com os conteúdos modais de minerais ferromagnesianos indica que os minerais paramagnéticos (anfibólio e piroxênio) não possuem influência significativa no comportamento magnético dos diabásios, enquanto nos anfibolitos a tendência de correlação positiva entre estas variáveis pode sugerir que estas fases são as principais responsáveis pelos seus valores de SM. Dados geotermobarométricos obtidos a partir do par titanomagnetita-ilmenita nos diabásios indicam que estes se formaram em condições de temperatura (1112°C) e Fo2 (-8,85) próximas daquelas do tampão NNO. / Through geologic mapping of the Nova Canadá area, was possible to individualize two mafic units, typified for diabase dikes, isotropic, and extensive bodies of amphibolites with nematoblastic and granoblastic textures, outcropping only in the southwestern part of the area. Both units cross-cut granitoids of Xingu Complex and Sapucaia greenstone belts sequence. They are classified as subalkaline tholeiitic basalts. Diabase dikes are divided into three varieties, namely hornblende-gabbronorite, gabbronorite and norite, being the differences between these ones only concerned the modal contents of amphibole, ortho- and clinopyroxene, once petrographically, they don’t show significant differences. They consist of plagioclase, ortho-/clinopyroxene, amphibole, Fe-Ti oxides and olivine; they show a moderate fractional pattern REE and unremarkable negative Eu anomaly. Tectonically, they are related to a continental intraplate environment, and show OIB and E-MORB-types signatures. On the other hand, the amphibolites show a flat REE pattern and an absence of Eu anomaly. They are classified as island arc tholeiites and show N-MORB-type signature. This lithotype includes plagioclase, amphibole, opaque minerals, titanite and biotite as main mineralogical phases. The mineral chemistry shows in the diabases no significant variation between plagioclase core and rim, being classified as labradorite, with rare andesine and bytownite; the amphibole shows a compositional gradation from Fe-hornblende to actinolite with increasing silica. In the amphibolites, the plagioclase shows a wide compositional variation, from oligoclase to bytownite in the foliated rocks; in the amphibolites less/no foliated, there is only sodic andesine. Pyroxene is only found in the diabase dikes and exhibits considerable variation compositional, showing a magnesium content increasing in the cores; the iron and calcium contents increase toward the rims; it is classified as augite, pigeonite (clinopyroxene) and enstatite (orthopyroxene). Diabase dikes have titanomagntite, magnetite and ilmenita as main Fe-Ti oxides. Textural analyses of these oxides allowed identifying five distinct forms of ilmenite in the diabase dikes: trellis ilmenite, sandwich ilmenite, patch ilmenite, individual ilmenite, internal and external composite ilmenite. Texture features suggest that titanomagnetite and individual and external composite ilmenite crystallized in early magmatic stage. During the subsolidus stage, titanomagnetite was transformed by oxidation-exsolution in intergrowths of almost pure magnetite and ilmenite (sandwich, patch, trellis and internal composite ilmenite). Amphibolites have ilmenite as the only Fe-Ti oxide mineral, that occurs as individual ilmenite, and it is always associated to amphibole and titanite. Norites and gabbronorites are characterized by the highest values of the magnetic susceptibility (MS); these varieties exhibit the highest modal opaque minerals content, having primary titanomagnetite as mineralogical phase. Hornblende-gabbronorites exhibit the moderate values of the MS, and amphibolites, the lowest ones. The negative correlation between MS values with modal ferromagnesian contents of the diabases shows that paramagnetic minerals (amphibole and pyroxene) don’t have significant influence in the magnetic behavior in these rocks. In contrast, the positive correlation between these variables, of the amphibolites, suggests these mineral phases are the main responsible for its values of the MS. Geothermobarometric data obtained from titanomagnetite-ilmenite pair in the diabase dikes show temperature and oxygen fugacity conditions (1112°C and -8,85, respectively) close to NNO buffer.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcelo dos Santos Silva.pdf: 1117478 bytes, checksum: 9ff9f4ff74a5d270d04abae90138b522 (MD5) Previous issue date: 2010-08-13 / The ferrites have been studied systematically, due to their dielectric and magnetic properties, being used in various applications in industry such as core processors, catalysts. In this work, we synthesized and characterized ferrites ZNXMg(1-x) Fe2O4, where 0≤x≤0.8, by the method of combustion reaction. This method have been used to produce ferrites quickly and inexpensively for producing ferrites quickly and inexpensively. The following chemical were used in the synthesis: iron nitrate Fe(NO3)3.9H2O, magnesium nitrate Mg (NO3)3.6H2O, zinc nitrate Zn(NO3)3.6H2O and urea CO(NH2)2 as fuel. The obtained ferrites were analysed by atomic absorption spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) and vibrating sample magnetometer (VSM). The results of atomic absorption spectroscopy showed that the samples were synthesized with stoichiometry close to the calculated. The Xray diffraction showed that there was the formation of the spinel phase, typical of ferrites, the crystallite size varied from 37nm to x = 0.8 and 55 nm for x = 0.4. Infrared spectroscopy showed absorption bands typical of spinel type ferrites. The magnetic saturation, coercivity and remanent magnetization varied with the amount of zinc. The x=0,4 zinc ferrite had a maximum of magnetic saturation of 246.4 (emu/cm3) for x = 0.4 zinc. The value of coercivity and remnant magnetization decreased with the replacement of magnesium by zinc. The coercivity ranged from 82.0 (Oe) for x = 0,0 to 3.8 (Oe) for x = 0.8 and the remnant magnetization ranged from 17.0 (emu/cm3) for x = 0.0 to 0.3 (emu/cm3) for x = 0.8. The Curie temperature decreased with the replacement of magnesium by zinc, and the Curie temperature of ferrite, magnesium MgFe2O4, was 750 K. / As ferritas têm sido objeto de estudo sistemático, devido às suas propriedades magnéticas e dielétricas, sendo utilizadas nas mais diversas aplicações na indústria como por exemplo núcleo de transformadores, catalisadores. Neste trabalho, sintetizamos e caracterizamos ferritas de Mg(1-x)Znx Fe2O4, onde 0 ≤ x ≤ 0,8 pelo método da reação de combustão. Este método se mostra muito promissor por produzir ferritas de forma rápida e com baixo custo. Foi utilizado na síntese: nitrato de ferro Fe(NO3)3.9H2O, nitrato de magnésio Mg(NO3)3.6H2O, nitrato de zinco Zn(NO3)3.6H2O e uréia CO(NH2)2 como combustível. As analises das ferritas foram feitas por: espectroscopia de absorção atômica, difração de raio X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os resultados de espectroscopia de absorção atômica demonstraram que as amostras foram sintetizadas com estequiometria próxima da calculada. A difração de raios-X mostrou que houve a formação da fase espinélio, típica das ferritas, o tamanho do cristalito variou entre 37nm para x = 0,8 e 55 nm para x = 0,4. A espectroscopia no infravermelho apresentou bandas de absorção típicas de ferritas do tipo espinélio. A saturação magnética, coercividade e magnetização remanescente variaram com a quantidade de zinco. As ferritas tiveram um valor máximo de saturação magnética de 246,4 (emu/cm3) para x=0,4 de zinco. O valor da coercividade e a magnetização remanescente diminuíram com a substituição do magnésio por zinco. A coercividade variou de 82,0 (Oe) para x=0,0 a 3,8 (Oe) para x=0,8 e a magnetização remanescente de variou de 17,0 (emu/cm3) para x=0,0 a 0,3 (emu/cm3) para x=0,8. A temperatura de Curie diminuiu com a substituição de magnésio por zinco, sendo que a temperatura de Curie da ferrita de magnésio, MgFe2O4 , foi de 750 K.

Este trabalho avalia o efeito da deformação plástica sobre as propriedades magnéticas em amostras de aço elétrico de grão não orientado. O material sob estudo foi extraído de uma bobina de aço elétrico GNO, com 0,8 % Si, em estado recozido, com densidade 7781 kg/m3 e tamanho de grão 20 µm. As chapas extraídas foram laminadas a frio para a produção de amostras com deformação real entre 0,03 e 0,29. A densidade de discordâncias desses corpos de prova foi estimada através de difração de raios-X. Através da análise da largura à meia altura dos picos de difração foi possível estimar a densidade de discordâncias das amostras. Os resultados descreveram maior taxa de aumento da densidade de discordâncias para pequenas deformações. A partir de 0,12 de deformação real o incremento foi pequeno. No que tange à caracterização magnética, para os ciclos de histereses obtidos em regime quase estático, verificou-se aumento da perda histerética com o crescimento da deformação plástica. Essa relação foi descrita de acordo com a lei de dependência onde a perda histerética cresce com a raiz quadrada da deformação real. Sobre o efeito da frequência de excitação na dissipação de energia por perdas magnéticas, o material não deformado mostrou-se mais sensível que os laminados a frio ao aumento da frequência. Pois se constatou que os materiais laminados apresentaram perda de excesso desprezível. Este comportamento pode ser explicado assumindo-se que com a deformação plástica eleva-se o número de paredes de domínio por unidade de volume, diminuindo assim as perdas de excesso. Dessa forma, para a faixa de VII frequências analisada, a perda histerética é a parcela que mais contribuiu para o aumento da perda magnética com a deformação. / This study evaluates the effect of plastic deformation on the magnetic properties of electrical steel in electrical steel samples. The material under investigation was obtained from a coil of non-oriented electrical steel sheets, 0.8% Si, annealed, with density 7781 kg/m3 and grain size of 20 µm. The material was cold rolled in order to produce samples with true strain ranging from 3 to 29%. The specimens dislocation density was estimated by X-ray diffraction. Analyzing the full width at half maximum of the diffraction peaks was possible to estimate the dislocation density of the samples. The results described a large increasing rate of dislocation density for small deformations and from 12% true strain the increment was small. On the magnetic characterization, the hysteresis loops obtained at quasi static regime shown a hysteresis loss increasing with true strain. This relationship is described according to the law of dependence where the increasing is linear with the square root of the true strain. All samples suffered total loss increasing with the frequency growth. It was observed that the hysteresis loss was the main contribution for the energy dissipation, for any true strain level. The undeformed material exhibited greather sensibility to frequency excitation than any strained sample. This result occurs due to the cold rolled sheets presented negligible excess loss. This behavior can be explained assuming the hypothesis that the number of domain walls per unit volume increase due to grain fragmentation, thus reducing excess loss.

O crescente interesse em novos métodos para a geração de energia limpa e sustentável contribui para o desenvolvimento de materiais avançados destinados a aplicações estruturais em reatores de fusão nuclear. Os principais resultados obtidos quanto à caracterização microestrutural de dois aços endurecidos por dispersão de óxidos, candidatos potenciais a este tipo de aplicação, são apresentados. Um dos aços contém 9%Cr e o outro 13%Cr (% em massa). Os aços foram laminados até 80% de redução e recozidos até temperaturas próximas a 0,9 Tf, onde Tf é o ponto de fusão. A cinética de amolecimento foi acompanhada por meio de medidas de dureza Vickers em função da temperatura de recozimento e do tempo. Amostras representativas foram caracterizadas via microscopia eletrônica de transmissão e de varredura e por difração de elétrons retroespalhados. As temperaturas das transformações de fases foram determinadas por técnicas como dilatometria e análise térmica diferencial. Curvas de magnetização em função do campo magnético aplicado até 15 kOe foram obtidas para o aço com 9%Cr. Medidas de difração de raios X para determinar a densidade de discordâncias também foram realizadas em amostras representativas do aço com 9%Cr. Os resultados até o momento mostram que o engrossamento microestrutural destes aços só se torna significativo quando o recozimento é feito em temperaturas acima de 0,8 Tf. Em temperaturas mais baixas, ainda no campo ferrítico, a recuperação prevalece e a fração recristalizada é baixa. A resistência destes materiais à recristalização se deve à presença das partículas de óxido de ítrio dispersas na matriz que dificultam a movimentação e o rearranjo das discordâncias e contornos durante sua migração. Por outro lado, partículas grosseiras como as dos carbonetos M23C6 estimulam a recristalização atuando como sítios preferenciais para a nucleação. O recozimento em temperaturas elevadas no campo austenítico resultou no aumento considerável na dureza Vickers e na densidade de discordâncias para o aço com 9%Cr devido à transformação martensítica. No aço com 13%Cr os resultados também sugerem a ocorrência da transformação martensítica. / There is an increasing interest in the development of new, sustainable, clean and safe sources of energy. In view of these requirements, the development of advanced materials for future nuclear fusion reactors becomes essential. This work investigates the annealing behavior and the microstructural stability of two oxide dispersion strengthened steels with 9%Cr and 13%Cr ODS steels. These materials are potential candidates for structural applications in future fusion reactors. The two ODS steels were cold rolled to 80% thickness reduction. Samples were annealed in vacuum at temperatures of about 0.9 Tm, where Tm is the melting point. The microstructural characterization was performed by Vickers hardness testing, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and electron backscatter diffraction (EBSD) performed by a highresolution SEM. Important temperatures related to the phase transformations were determined with aid of dilatometry and differential thermal analysis (DTA). Magnetization curves as a function of applied magnetic fields up to 15 kOe were obtained for 9%Cr ODSEurofer. X-ray diffraction experiments were also performed on 9%Cr steel to evaluate the dislocation density in several metallurgical conditions. Results show that microstructural coarsening becomes significant when annealing is performed above 0.8 Tm. Below 800°C, static recovery is the main softening mechanism of these steels and the volume fraction of recrystallized grains is quite low. The resistance of these steels to recrystallization can be explained by the strong interaction between boundaries and mobile dislocations with fine particles of Y-based oxides. Contrastingly, coarse M23C6 particles act as preferential nucleation sites through the well-known particle stimulated nucleation (PSN) mechanism. Samples annealed above 800oC (austenitic phase field) display larger dislocation densities in the 9%Cr ODS steel. Results concerning to 13%Cr steel suggest the occurrence of martensitic transformation.

Fitas amorfas ferromagnéticas apresentam um decaimento com o tempo da susceptibilidade magnética. Tal fenômeno é conhecido como aftereffect ou desacomodação (DA). Para explicar esse fenômeno em ligas amorfas existem dois modelos importantes. O modelo de Allia e Vinai prevê uma dependência do decaimento relativo da permeabilidade A?/? com a magnetostricção de saturação ?s. Construímos um sistema de medidas adequado para realizar tais experimentos. Fabricamos e caracterizamos magneticamente três séries de composições Co77-x MnxSi14B9 (série 1: x = O, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9; série 2: x = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15); Co75-xMnx Fe1Mo1Si14B9 (série 3: 1, 3, 4, 5, 6, 7). Preocupados em evitar a dispersão de dados frequentemente observada na literatura, mantivemos os parâmetros de fabricação da fita constantes, bem como também a proporção de metalóides. Apesar dos cuidados, nossos resultados ainda apresentaram certa dispersão. Mesmo assim, foi possível concluir que nossos resultados são bem descritos pelo modelo. A caracterização magnética das fitas de Co-Mn e o estudo da dependência da DA com ?s nessas ligas deram origem a um artigo que se tornou nosso primeiro trabalho publicado em revista internacional. O modelo proposto por Kronmüllerer dá maior ênfase à cinética dos processos responsáveis pelo decaimento da susceptibilidade. Por isso foi necessário construir um novo sistema que nos permitisse realizar medidas em diferentes temperaturas. Realizamos medidas de desacomodação em Co67Fe4Mo1Si12B16. Conseguimos eliminar as contribuições irreversíveis da DA através de um tratamento térmico seguido de um processo de estabilização. Os resultados das medidas de DA foram ajustados de acordo com a expressão prevista pelo modelo, fornecendo um valor de ?0 ~ 10-12 segundos, que é da ordem do inverso da frequência de Debye nesses materiais. Concluímos que os dois modelos estudados são igualmente úteis no estudo da desacomodação e devem ser tratados como aspectos complementares do mesmo problema. / Amorphous ferromagnetic alloys show a decay of magnetic susceptibility. This phenomenon is known as aftereffect or disaccomodation (DA). There are two major models which explain this effect in amorphous materials. According to Allia et al., the decay of susceptibility presents a dependence on the saturation magnetostriction ?s. We built an adequate system for measurement of DA based on this model. Ribbons of compositions: Co77-x MnxSi14B9 (series 1: x = O, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9; series 2: x = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15); Co75-xMnx Fe1Mo1Si14B9 (series 3: 1, 3, 4, 5, 6, 7), were produced by melt-spinning. Production parameters were held constant as well as the metalloid concentration in order to prevent the data dispersion which is commonly observed in the literature. Despite our cane, results show a certain dispersion, although it is possible to confirm the validity of this model in describing such alloys The magnetic characterization and study of the dependence of DA on ?s on these alloys originated our first international publication. Kronmülller proposes another model which emphasizes the kinetics of the processes originating such decay. We built another system which allows measurements at, higher temperatures. Measurements were made in Co67Fe4Mo1Si12B16. Irreversible contributions were eliminated by a heat treatment followed by a stabilization process. Fitting of the resulting data to the theoretical expression yields a value of ?0 ~ 10-12 s, which corresponds in order of magnitude to the inverse of Debye frequency in these materials. We conclude that both models are useful in the study of DA in amorphous and should be treated as complementary aspects of the same problem.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A manipulação e o controle das propriedades magnéticas de materiais com pequenas dimensões tem atraído interesse crescente nos últimos anos. Para sistemas magnéticos micrométricos ou submicrométricos, diferentes configurações magnéticas são energeticamente acessíveis. Vórtices magnéticos merecem destaque entre essas configurações e figuram em um grande número de pesquisas tecnológicas que vão desde o armazenamento magnético (VMRAM) até a biofuncionalização de estruturas para o tratamento do câncer. Em uma configuração de vórtice magnético, a energia magnetostática é minimizada por uma configuração de caminho fechado no plano do filme e uma região central com magnetização perpendicular à superfície. A quiralidade (sentido de rotação da magnetização no plano) e a polarização (direção da magnetização na região central) são os dois principais parâmetros que caracterizam um vórtice magnético. Apesar do esforço recente, ainda não se alcançou um entendimento detalhado que permita a manipulação controlada dessas características. Um aspecto importante para a aplicação tecnológica das estruturas de vórtice magnético é a uniformidade e a reprodutibilidade do comportamento de inversão de magnetização da partícula. O tamanho do núcleo do vórtice e o valor da magnetização, fatores que dependem fortemente da anisotropia do sistema, são aspectos relevantes a serem considerados para que as aplicações destas estruturas magnéticas se tornem realidade. Neste trabalho, arranjos regulares de discos multicamadas Co/Pt com diâmetro de 1 e 2 μm e pemalloy com diâmetro na faixa de 5 a 17 μm, ambos com espessura nanométrica, foram investigados por Microscopia de força magnética (MFM) e magnetometria (VSM e PPMS). Um dos objetivos foi investigar a correlação entre a anisotropia magnética nas multicamadas e o tamanho do núcleo do vórtice magnético. Os resultados obtidos demonstraram a presença de estados de vórtice magnético em algumas das amostras estudadas, em função do diâmetro do disco. Além disso, foram estudadas propriedades magnéticas da configuração de vórtices magnéticos desde a nucleação à aniquilação e efeitos de variação de dimensões de disco (diâmetro e espessura) e anisotropia magnética (multicamadas Co/Pt). / The manipulation and control of magnetic properties in size reduced materials have attracted a great interest in the last years. For micrometric or submicron magnetic structures different magnetic configurations are energetically accessible. Magnetic vortex noteworthy belongs to those configurations, and often represents the lowest energy configuration. Nowadays, it appears in a number of technological research ranging from the magnetic storage (VRAM) to the biofunctionalized microdisks for cancer treatment. In a magnetic vortex configuration, magnetostatic energy is minimized by in-plane closed flux domain structure and this curling magnetization turns out of the plane at the centre of the vortex structure. The chirality (direction of rotation of the in-plane magnetization) and polarization (up or down direction of the vortex core) are two topological features that characterize a magnetic vortex. In spite of the great effort on this matter, a controlled manipulation of magnetic vortex features was not reached. A critical aspect for the technological application of magnetic vortex structures is the uniformity and reproducibility of the reversal behavior of the particle magnetization. The vortex core size and the related value of its overall magnetization are also very relevant for the use of such magnetic structures. It is usually considered that the size of the vortex core depends on parameters such as anisotropy, thickness and diameter of the magnetic disk. In this work, regular arrays of Co/Pt multilayers disks with diameter of 1 and 2 μm and pemalloy disks with diameter in the range 5 -17 μm, both nanometer-thick, were investigated by Magnetic Force Microscopy (MFM) and magnetization measurements (VSM and PPMS). The results show the existence of magnetic vortex states for the samples, depending on the disk diameter. Furthermore, it was investigated the magnetic properties of the magnetic vortex, since the nucleation to annihilation, and the effect of variation of disk dimensions (diameter and thickness) and magnetic anisotropy (Co/Pt multilayers).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, foram investigadas as correlações entre a estrutura e as propriedades magnéticas principalmente à existência de anisotropia magnética perpendicular - de filmes policristalinos de Fe-Ni depositados sobre substrato de Si por pulverização catódica DC, em uma ampla faixa de concentração (de Fe15Ni85 até Fe80Ni20). Estudamos a influência de diferentes condições de preparação (espessura, distância alvo-substrato e temperatura do substrato) na estrutura e na textura magnética dos filmes. A composição dos filmes foi determinada por espectroscopia de fluorescência de raios x (EDS). Utilizando a difração de raios x em ângulo rasante (GIXRD), determinamos a estrutura cristalina das amostras. A espectroscopia Mössbauer de 57Fe foi empregada para a determinação das propriedades estruturais e magnéticas, e o efeito Kerr magneto-óptico (MOKE) foi utilizado como técnica adicional na obtenção de informações magnéticas sobre os filmes preparados. Nossos resultados demonstraram que, nas condições de crescimento dos filmes aqui empregadas, foi possível se obter filmes com uma forte anisotropia magnética perpendicular (inclinação média dos spins Fe de 25 em relação à normal) para toda a faixa de concentração e de espessura exploradas. Significante redução na textura magnética perpendicular só foi observada em filmes crescidos a altas temperaturas do substrato (~ 500 C). / A study of the correlation between magnetic and structural properties of FeNi thin films has been made focused on the perpendicular magnetic anisotropy exhibited by these films. The influence that different growth conditions, such as film thickness, target-substrate distance, and substrate temperature have on the structure and on the magnetic texture of FeNi films has been investigated. Polycrystalline FexNi1-x thin films were grown on Si substrates by DC sputtering within a wide range of concentration (15 x 80). The stoichiometric composition was determined by X ray fluorescence spectroscopy (EDS), and the crystalline structure was studied by grazing incidence X ray diffraction (GIXRD). 57Fe Conversion Electron Mossbauer spectroscopy (CEMS) was used to determine both structural and magnetic properties, and magneto-optic Kerr effect magnetometry (MOKE) was used for magnetic characterization of the investigated thin films. The obtained results show that it has been possible to obtain FexNi1-x thin films with a strong perpendicular magnetic anisotropy, with an average deviation of 25 from the normal to the sample surface, for all the concentration range and thicknesses studied. Only films grown at high substrate temperatures (~500 C) exhibited a significant reduction on the perpendicular magnetic anisotropy.

Nenhuma / Neste trabalho, o modo de crescimento, a estrutura e o comportamento magnético de filmes ultrafinos de Ni crescidos epitaxialmente sobre o Pd(100), foram investigados utilizando-se as técnicas experimentais in-situ de RHEED, LEED, AES, MBE e MOKE, e VSM ex-situ. O objetivo foi estudar a influência da tensão gerada na interface pelo descasamento do parâmetro de rede dos materiais (10,4%), a influência da temperatura e a presença de uma camada de recobrimento. Descobrimos que os filmes crescem camada a camada até uma espessura de ~4 ML e, em seguida, passa a ter seu crescimento na forma de ilhas. Os filmes apresentam uma estrutura tetragonal TFC até uma espessura de 11 ML quando sofre uma transição indicada por um forte aumento no valor da coercividade e pela proximidade do valor de sua distância interplanar com o do Ni em volume. A estrutura do filme volta à sua configuração CFC de volume acima de ~15 ML. As curvas de histerese magnéticas, obtidas à partir de 4,6 ML, apresentaram um formato que indica que o eixo fácil se encontra no plano para toda a faixa de espessura (4,6 a 18,3 ML) e temperatura (150 a 350 K) investigadas. O valor do campo coercivo aumenta com a presença de uma camada de recobrimento e com a diminuição da temperatura. Não houve indicação de nenhuma transição de reorientação de spin ou anisotropia magnética perpendicular. / In this work, the growth mode, the structure and the magnetic behavior of ultrathin Ni films epitaxially grown over Pd(100) were investigated using in-situ experimental techniques ass RHEED, LEED, AES, MBE and MOKE, and ex-situ VSM. The objective was to study the influence of the stress induced by the lattice parameter mismatch of the materials (10,4%), the influence of temperature and the presence of a capping layer. We found a layer by layer growth mode up to a thickness of ~4 ML, followed by the growth in islands. The film presented a TFC tetragonal structure up to 11 ML, then suffers a transition indicated by a strong elevation on the coercivity and by the proximity of the interplanar distance ass compared to bulk Ni. The film structure returns to it`s original CFC bulk configuration above ~15 ML. The magnetic hysteresis curves, obtained from 4,6 ML, presented a squared shape indicating that the easy axis stood in the film plane for the thickness (4,6 to 18,3 ML) and temperature (150 to 350 K) ranges investigated. The coercive field value grows with the presence of a capping layer and as the temperature goes down. There was no indication of a spin reorientation transition or perpendicular magnetic anisotropy.