Orientador: Miguel Angel Ramírez Gil / Banca: Durval Rodrigues Júnior / Banca: Olivia Maria Berengue / O Programa de Pós Graduação em Ciências e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Cerâmicas à base de CaCu3Ti4O12 (CCTO) são de interesse científico e tecnológico devido a sua multifuncionalidade. Neste trabalho foram preparados pós cerâmicos por reação em estado sólido de CaSrxCu3-xTiO12 com x = 0,00; 0,15; 0,30; 1,50; 2,70 e 3,00. Os pós foram caracterizados termicamente utilizando a técnica da temperatura da termogravimetria, mediante esta técnica foi determinada à necessidade do uso de duas temperaturas de calcinação: 950ºC para amostras com baixo teor de Sr2+ e 1050ºC para as de maior teor. A técnica de difratometria de raios X (DRX) em nas amostras na forma de pó revelou a presença da fase pura de CCTO para x = 0,00; a amostra com x=0,15 apresentou a fase de CCTO e a fase CaTiO3 (CTO), as quais também estão presentes na amostra com x = 0,30 combnadas com a fase de (Sr0,75Ca0,25) TiO3 (SCTO). As amostras com x = 3,00 mostrou presença da fase pura de SCTO. A técnica de espectroscopia Raman indicou a presença dos modos de oscilação característicos da fase CCTO em todas as amostras, isto devido às fases CTO e SCTO também apresentarem cluster de [TiO6] na estrutura. As propriedades ópticas e fotoluminescentes dos pós cerâmicos foram analisados mediante a técnica de UV-vis onde foram determinados os valores de energia de gap, sendo que as amostras com x = 0,00; 0,15 e 0,30 apresentaram valores de gap de 2,03; 2,28 e 2,35 eV, respectivamente. As amostras com x=1,50 e 2,70 apresentaram cada uma dois gaps de energia, um aos 2,12 e o outro aos 3,16 eV; a amostra de x=3,00 apresentou um único gap de 3,33 eV. A intensidade fotoluminescente apresentou uma melhora em relação a intensidade da fase pura de CCTO para as amostras com x = 2,70 e 3,00, isto devido provavelmente à presença de vacância e oxigênio geradas nos clusters de [TiO6]. Para as outras amostras a intensidade foi afetada negativamente pela substituição do Cu2+ pelo Sr2+. Estas caracterizações foram novamente realizadas... / Abstract: Ceramics of CaCu3Ti4O12 (CCTO) areof scientific interest due to their multi functionality. In this work, ceramic powders of CaSrCu3-xTi4O12 with x=0,00, 0,15, 0,30, 1,50, 2,70 and 3,00 were prepared. These powders were thermally characterized by the thermogravimetry technique, was concluded the need use of two calcination temperatures, 950ºC for samples with low content of Sr2+ and 1050ºC for those with high content. To the sample in powder structural characterization was realized with the DRX technique that reveals the presence of pure phase of CCTO for x = 0,00, the sample of x = 0,15 present the phase of CCTO and the phase of CaTiO3, which ones are present too in the sample of x = 0,30 combined with the phase of (Sr0,75Ca0,25)TiO3(SCTO). The samples of x = 1,50 and 2,70 show the CCTO phase the SCTO phase and finally the sample of x = 3,00 show the pure phase of SCTO. Also was made a study by Raman spectroscopy techique indicates the presence of characteristic modes of the CCTO phase in all the samples, this because the SCTO phase also show this type of vibrational modes in the [TiO6] cluster. Finally the optical and photoluminescent properties were characterized, by the UV-vis technique was determined the energy gap values, the samples of x = 0,00, 0,15, 0,30 show gap values of 2,03, 2,28 and 2,35 eV respectively. Meanwhile each of the samples of x = 1,50 e 2,70 show two energy gaps, on at 2,12 and the other at the 3,16 eV; finally the sample of x = 3,00 present a unique energy gap of 3.33 eV. The photoluminescent property present an improvement compared with the pure phase of CCTO for samples with x = 2,70 and 3,00, this is probably due t the presence of oxygen vacancies in the [ToO6] clusters. To the other samples, this property was negatively affected by the substitution of Cu2+ by Sr2+. This characterizations were newly made by using a single calcination temperature, 1050ºC, reducing the number of variables that influence in the... / Mestre

Orientador: Eduardo René Pérez González / Banca: Silvana Lanfredi Nobre / Banca: Maria Helena Sarragiotto / Banca: Beatriz Eleuterio Goi / Banca: Cristiano Raminelli / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: O presente trabalho descreve modificações estruturais feitas na cadeia lateral do polímero quitosana mediante a N-alquilação com diferentes aldeídos aromáticos, a qual originam bases de Schiff como produtos intermediários, seguido de uma redução com cianoborohidreto de sódio (NaBH3CN). Subsequentemente, reações de acoplamento entre o produto sintetizado N-benzil quitosana e diferentes sais de diazônio foram realizadas para produzir uma nova classe de compostos poli-azóicos a partir deste polímero. Diferentes materiais foram sintetizados para investigar a influencia de diferentes substituintes na complexação de metais e futuros estudos de eficiência biológica. Pela técnica de ressonância magnética nuclear de próton em solução, o grau de substituição dos poli-azo-compostos foi de 46 a 66%. Os compostos foram caracterizados por FT-IR e RMN de 13C no estado sólido e RMN de 15N em solução, que confirmaram a síntese dos derivados poliméricos. Também foi realizado um estudo da interação destes materiais sintetizados com os íons metálicos Cu(II) e Zn(II). Para a caracterização dos complexos, utilizou-se as técnicas de titulação complexométrica, FAAS, MEV, EDS, difratometria de raios X, EPR e TG/DTG. Por titulação complexométrica e FAAS, a quitosana pura mostrou maior capacidade em complexar/adsorver os metais do que seus derivados. A capacidade de adsorver íons Cu(II) foi maior do que íons Zn(II) para todos os compostos. Por MEV e EDS, observou-se que além do cobre coordenado pelos ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work describes structural modifications in the side chain of the polymer chitosan by N-alkylation with different aromatic aldehydes, which originates Schiff base as an intermediate, followed by reduction with sodium cyanoborohydride (NaBH3CN). Subsequently, coupling reactions between the synthesized product N-benzyl chitosan and various diazonium salts were carried out to produce a new class of poly-azo compounds from this polymer. Different materials were synthesized to investigate the influence of different substituents on metal chelation and future studies of their biological efficience. From nuclear magnetic resonance technique, the degree of substitution of the poly-azo compounds was between 46 and 66%. The compounds were characterized by FT-IR, 13C NMR in solid state and 15N NMR in solution, which confirmed the synthesis of the polymeric derivatives. The interaction of the synthesized materials with the metal ions Cu(II) and Zn(II) was also studied. For the characterization of such metal complexes, the techniques complexometric titration, FAAS, SEM, EDS, X-ray diffraction, EPR and TG/DTG were employed in this work. By complexometric titration and FAAS, pure chitosan showed greater capacity for complex/adsorb metals than its derivatives. The capacity of adsorbing Cu(II) ions was greater than Zn(II) ions for all compounds. The synthesized complexes were studied by various spectroscopic techniques. By SEM and EDS, it was observed that in addition of copper coo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos de Oliveira Paiva Santos / Coorientador: Humberto Gomes Ferraz / Banca: Gabriel Lima Barros Araujo / Banca: João Cardoso de Lima / Banca: Ariel Gomez Gonzalez / Banca: Anderson Andre Felix / Resumo: Medicamentos de liberação controlada (MLC) vêm ganhando destaque no mercado farmacêutico nacional e internacional pelos seus mais diversos benefícios, principalmente por manter a atividade do princípio ativo (PA) no organismo em uma faixa constante de eficiência. Dentre os sistemas MLC estão as dispersões sólidas amorfas (DSA), que possuem como componentes o fármaco e a matriz polimérica. Devido à complexidade da estrutura de liberação destas dispersões, são necessárias técnicas e metodologias analíticas mais sofisticadas para o controle e qualidade da formulação final. A técnica de espalhamento total de raios X (ETRX) e o método Pair Distribution Function (PDF) vêm sendo utilizados no estudo de materiais com estrutura com ordem de curto e intermediário alcance, incluindo fármacos amorfos e nanocristalinos, além de dispersões sólidas fármaco/polímero, sendo possível fazer a distinção entre as fases a nível intra e intermoleculares, o que representa as potencialidades do ETRX e o PDF para a caracterização estrutural de materiais. Nesse contexto, desenvolveu-se a análise estrutural das DSA's do cloridrato de Verapamil e resina poliuretânica derivada do óleo de mamona por meio das técnicas RMN, FTIR e difração de raios X convencional. Por meio dessas análises criou-se o embasamento necessário para aplicar o ETRX e método PDF e avaliar as potencialidades no estudo de sistemas complexos, como os que foram objetos de análise neste trabalho. Os resultados mostraram que fármaco e res... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Controlled-Release Drugs (CRD) have increasingly been chased by the national and international pharmaceutical market because their different benefits, mostly by it can keep the activity of the Active Pharmaceutical Ingredient (API) in the body in a continuous range of efficiency. Among others, CRD systems are the amorphous solid state dispersions, which have API and polymer matrix as components of the systems. Due to complexity of the release structure of these dispersions, sophisticated analytical techniques and methodologies are required for the control and quality of the final formulation. The X-ray total scattering technique (XRTS) and the Pair Distribution Function (PDF) method have been used to study materials with short- and intermediaterange order structure, including amorphous and nanocrystalline drugs, as well as drug/polymer solid dispersions, making it possible to discriminate between phases at intra and intermolecular levels, which represents the potentialities of the XRTS and the PDF for the structural characterization of materials. In this context, the present work has developed the structural analysis of the amorphous solid dispersions of Verapamil Hydrochloride and polyurethane resin derived from castor oil using NMR, infrared spectroscopy and conventional X-ray diffraction techniques. Through this initial analysis, it was possible to create the necessary basis for the application of XRTS and PDF method and evaluate its potential to study complex systems, suc... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Nesta tese foi investigado o comportamento sob altas pressões de compostos com estrutura poliedral aberta que apresentam expansão térmica anômala. A presença de vazios e a alta flexibilidade deste tipo de estrutura, quando submetidos a condições extremas, como altas pressões e temperaturas, podem apresentar uma série de fenômenos físicos interessantes, incluindo transições de fase estruturais e amorfização. A relação entre a expansão térmica anômala e a amorfização induzida por altas pressões foi objeto de estudo através de compostos com diferentes especificidades da estrutura de partida, a saber, ZrW2O8, Fe[Co(CN)6], Zn(CN)2 e Ag3[Co(CN)6]. Os diferentes materiais foram submetidos a altas pressões e temperatura com o auxílio da câmara de bigornas de diamantes e das câmaras toroidais de grande volume. Análises in situ sob aquecimento do ZrW2O8 revelaram que este composto recristaliza inicialmente para fase b, estável em altas temperaturas e, posteriormente, para fase a-ZrW2O8. Este comportamento está de acordo com uma fase amorfa formada pelo congelamento dos modos de unidades rígidas de baixa energia e retida pela formação de novas ligações W-O. Os estudos dos cianetos revelaram que sob pressão estes compostos apresentam a formação de uma fase amorfa ou altamente desordenada como conseqüência de uma decomposição cineticamente impedida. Os resultados obtidos confirmam a correlação entre a amorfização induzida por altas pressões e a expansão térmica anômala. Porém, eles indicam que os mecanismos físicos responsáveis pelos dois fenômenos podem ser distintos e, dependendo das especificidades da estrutura de partida dos compostos de estrutura poliedral aberta, cada material pode perder sua ordem de longo alcance por diferentes caminhos. / In this work we have investigated the high pressure behavior of compounds with open framework structures that exhibit anomalous thermal expansion. The presence of voids and the high flexibility of this kind of structure open the possibility of interesting physical phenomena, when these compounds are submitted to high pressure or temperature, including structural phase transitions and amorphization. The proposed relationship between anomalous thermal expansion and pressure induced amorphization was studied for materials with different open framework structures: ZrW2O8, Fe[Co(CN)6], Zn(CN)2, and Ag3[Co(CN)6]. These materials were subjected to high pressure using diamond anvil cells or high volume toroidal chambers. The in situ analysis of amorphous ZrW2O8, under heating at atmospheric pressure, revealed that this compound crystallizes initially to the b phase, stable at high temperatures, and then transforms under cooling to a-ZrW2O8. This behavior is in agreement with an amorphous phase formed by the freezing of low-energy rigid unit vibrational modes and retained by the formation of new connections W-O. The study of cyanides showed that under high pressure these compounds transform to a highly disordered or to an amorphous phase as a consequence of a kinetically hindered pressure induced decomposition. The obtained results confirm the correlation between pressureinduced amorphization and anomalous thermal expansion. However, they indicate that the physical mechanisms behind the two phenomena can be quite distinct and, depending on specific details of the starting open framework structure, each material can lose its long range ordering in a different way.

O objetivo deste trabalho é obter a concentração elementar do café em pó brasileiro e verificar as alterações das concentrações elementares durante a preparação da bebida. Além disso, o efeito da temperatura da água utilizada na preparação também foi investigado. Para atingir tal fim, o processo de preparação do café bem como o respectivo pó foram estudados com técnicas analíticas baseadas em feixes iônicos como PIXE (Emissão de raios X Induzidos por Partículas) e RBS (Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford). Oito diferentes marcas de café em pó foram analisadas. As amostras foram preparadas conforme metodologia necessária para cada tipo de amostra e foram irradiadas no Laboratório de Implantação Iônica (Instituto de Física – UFRGS). Testes estatísticos como ANOVA Fator Único e Tukey foram utilizados para verificar a diferença estatística das concentrações elementares entre as marcas. Os elementos detectados no pó de café foram Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb. Potássio é o elemento que apresentou maior concentração, enquanto que Ti e Zn apresentaram as menores concentrações. Apenas Al, Si e Ti se mostraram estatisticamente iguais para todas as marcas. Alguns elementos como P, Al, Ti, Mn, Cu e Rb, apresentam conservação da massa durante a preparação da bebida. Potássio e cloro apresentam alta solubilidade, passando cerca de 80% da concentração do pó para o líquido, enquanto Si, Ca, Fe, Cu e Zn ficam retidos na borra após o preparo do café. Quanto à variação da temperatura da água, foi possível observar variações nas concentrações elementares da borra e do líquido. / The aim of this work is to obtain the elemental concentration of Brazilian ground coffee and check the respective changes along the preparation process of the beverage. To that end, coffee powder has been investigated using ion beam analytical techniques like PIXE (Particle-Induced X-ray Emission) and RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Eight different coffee brands were analyzed. The samples were prepared according to specific protocols developed for this purpose. The experiments were carried out at Laboratório de Implantação Iônica (Instituto de Física – UFRGS). Statistical tests like ANOVA one-way and Tukey were used to check differences of the elemental concentrations among the brands. The elements found in coffee powder were Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn and Rb. Potassium was the element with the highest concentration, while Ti and Zn constitute trace elements. Only the concentrations of Al, Si and Ti were shown to be statistically the same for all brands. The appropriate mass closure of P, Al, Ti, Mn, Cu and Rb was verified. Potassium and chlorine have high solubility, namely about 80% of their concentration is transferred from the powder to the beverage. On the other hand, Si, Ca, Fe, Cu and Zn appear to be retained on the spent ground after the preparation. The influence of the water temperature on the beverage was observed for some elements.

Neste trabalho estudou-se a síntese de nanotubos de Ta2O5 (NTs Ta2O5) fabricados pelo processo de anodização e sua aplicação na fotogeração de hidrogênio (H2). A otimização dos parâmetros de síntese e fotocatálise levou a uma maximização na fotoprodução de H2. O controle da temperatura do eletrólito da anodização proporcionou a escolha da obtenção de NTs de Ta2O5 aderidos ou livres do substrato de tântalo metálico. Os NTs de Ta2O5 formados foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX), difração de raios X (DRX), refinamento Rietveld, espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios X (XPS), área superficial específíca (BET) e espectroscopia ultravioleta visível (UV-Vis). A fotogeração de hidrogênio utilizando os NTs de Ta2O5 foi avaliada pela fotólise da água. A difratometria de raios X revelou que os NTs de Ta2O5 como anodizados são amorfos, necessitando de tratamento térmico para se obter uma fase cristalina necessária para uma mais eficiente produção de hidrogênio. A combinação entre a elevada cristalinidade, superfície química e área superficial influenciou na atividade fotocatalítica dos NTs. A amostra com 33 % de cristalinidade apresentou uma elevada atividade fotocatalítica na fotogeração de H2. A utilização de etanol como agente de sacrifício fez aumentar a fotogeração de H2 em 12,5 vezes quando comparado com água pura. Para o nosso sistema, as condições de “otimização” para a concentração de massa de NTs e etanol como agente de sacrifício foram de 1,0 mg/mL e 25 %, respectivamente. Pelo uso de etanol como agente de sacrifício, foram produzidos além de H2, outros gases minoritários como CO, CO2, CH4, C2H4 e C2H6. No entanto, a formação desses produtos foi de apenas 3 % para uma produção de H2 de 97 %. A eficiência quântica aparente para a fotogeração de H2 foi de 5,18 ± 0,3%. Na tentativa de aumentar a produção de H2 foi realizado um carregamento de nanopartículas de NiO sobre a superfície dos NTs, fazendo aumentar a eficiência em 8,4±0,7 % com uma taxa de produção de H2 de 56 % maior que a de NTs livres de nanopartículas. / In this work the synthesis of Ta2O5 nanotubes (Ta2O5 NTs) fabricated by anodizing process and its application in hydrogen (H2) photogeneration was studied. The optimization of the synthesis and photocatalytic parameters led to maximization the H2 production. Temperature control of the anodizing electrolyte afforded the choice of obtaining Ta2O5 NTs freestanding or adhered on tantalum metal substrate. The Ta2O5 NTs formed has been characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, induced photoemission spectroscopy X-ray (XPS), specific surface area (BET) and ultraviolet visible spectroscopy (UV-Vis). The photogeneration hydrogen using the Ta2O5 NTs was evaluated by photolysis of water. The X-ray diffractometry revealed that the as-anodized Ta2O5 NTs are amorphous, requiring heat treatment to obtain a crystalline phase necessary for a more efficient hydrogen production. The combination of high crystallinity, surface chemistry and surface area influence the photocatalytic activity of NTs. The sample with 33 % of crystallinity had a high photocatalytic activity for H2 photogeneration. The use of ethanol as a sacrificial agent has increased the H2 photogeneration in 12.5 times compared with pure water. For our system, the optimization conditions for the mass concentration of NTs and ethanol as the sacrificial agent were 1.0 mg/mL and 25 %, respectively. By the use of ethanol as a sacrificial agent, other trace gases such as CO, CO2, CH4, C2H4 and C2H6 in addition to H2 were produced. However, the formation of these products was only 3 %, for a generation of 97 % of H2. The quantum efficiency apparent to photogeneration of H2 was 5.18 ± 0.3 %. In an attempt to increase production of H2 was performed a NiO nanoparticle loading on the surface of NTs, increasing efficiency of 8.4 ± 0.7% with a production rate of 56 % H2 greater than NTs free of nanoparticles.

Neste trabalho, propõe-se desenvolver um medidor para controle de qualidade em RX diagnóstico, que permite medidas rápidas de alta tensão, tempo e exposição em aparelhos de RX, de modo não invasivo, baseado na leitura frontal do feixe. A unidade é composta de dois diodos fotovoltaicos como transdutores, amplificadores de corrente, como condicionadores de sinais e de um sistema de aquisição e processamento, para o tratamento do sinal digital. 0 medidor permite a medida da alta tensão de pico (kVp), taxa de exposição (R/min), e do tempo de exposição (s) em aparelhos de RX, na faixa de 50 a 150 kVp. As medidas são realizadas num sistema microprocessado, programadas por teclado e apresentadas num display alfanumérico. São memorizadas e transferidas a um microcomputador por meio de uma saída serial / This work contains a development of an instrument for non invasive as well fast measurement of essential parameters related to quality control of X-ray equipment's using only the frontal reading of the beam intensity. The unit is composed of a data acquisition system for reading two Photovoltaic diodes sensor, for measurement of Peak Kilovoltage (kVp), Exposure Rate (R/min) and Exposure Time (s) of the x-ray equipment. The measurements are performed with microprocessed instrumentation, with programmed keyboard ability, alphanumeric display, memory data storage and serial output to microcomputer connection.

O carbeto de boro (B4C) é um material cerâmico de alta dureza e baixa massa específica com uma grande potencialidade de aplicação tecnológica. Contudo, há uma grande dificuldade na produção de sinterizados com alta massa específica e boas propriedades mecânicas pelo uso de técnicas convencionais de sinterização. Neste trabalho, foi investigada a influência de vários parâmetros (granulometria do pó de partida, adição de carbono e ligantes orgânicos, temperatura máxima e taxa de aquecimento) na sinterização do carbeto de boro. Foram utilizadas técnicas de sinterização à pressão ambiente e de sinterização sob pressões ultra-elevadas. Amostras cilíndricas, com 15 mm de diâmetro e entre 3 e 7 mm de espessura, foram sinterizadas à pressão ambiente em atmosfera de Argônio a 2150ºC, 2200ºC e 2250ºC por 120 minutos, com taxas de aquecimento de 25 e de 30ºC/min. Amostras de 3 mm de diâmetro e 2,5 mm de espessura foram processadas a 4 GPa durante 10 minutos em diferentes temperaturas de sinterização (1000°C, 1500ºC e 1700°C). O principal objetivo tecnológico do trabalho foi desenvolver e otimizar uma sistemática de conformação e sinterização para a produção de peças de carbeto de boro, com diferentes geometrias, e alta dureza e alta resistência ao desgaste. A composição de fases e a microestrutura dos compactos foram investigadas por difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de massa específica, dureza Vickers e resistência ao desgaste abrasivo. Os resultados de massa específica obtidos para os sinterizados à pressão ambiente a partir de um pó mais grosso (< 3 mm) foram, de forma não usual, superiores aos encontrados para os produzidos com um pó mais fino (< 1 mm), obtendo-se valores máximos de 2,42 g/cm3 para o pó grosso e 2,33 g/cm3 para o pó fino. As medidas de dureza resultaram valores máximos de 21 GPa, tanto para o pó mais fino quanto para o pó mais grosso, no caso de sinterizados produzidos a partir de uma mistura com ligantes. Quando não foram usados ligantes, no caso do pó mais grosso, valores de resistência ao desgaste abrasivo muito próximos ao de uma peça comercial e uma dureza de 27 GPa, foram obtidos por sinterização à pressão ambiente. A produção de compactos bem densificados e com propriedades mecânicas superiores foi associada à remoção efetiva de fases óxidas do pó de partida. A presença dessas fases influencia fortemente a cinética de crescimento de grãos durante a sinterização do carbeto de boro. Os compactos produzidos sob pressões ultra-elevadas apresentaram valores máximos de dureza de 15 GPa para o pó mais grosso e 20 GPa para o pó mais fino. Esses resultados obtidos abrem perspectivas bastante interessantes de utilização da técnica de pressões ultra-elevadas na sinterização de carbeto de boro, com a aplicação de temperaturas e tempos bem menores do que os empregados convencionalmente. / Boron carbide (B4C) is a high hardness, low-density ceramic material with a great potential for technological application. However, the production of sintered bodies with high densification and good mechanical properties is very difficult when conventional sintering techniques are used. In this study, we investigated the influence of different sintering conditions (size of the carbide powder, addition of carbon and organic binders, maximum temperature and heating rate) on the properties of boron carbide sintered at ambient pressure or under ultra-high pressure. Cylindrical samples, 15 mm in diameter and 3 to 7 mm thick, were sintered at ambient pressure in an argon atmosphere and temperatures of 2150°C, 2200°C and 2250°C for 120 minutes, using heating rates of 25 and 30°C/min. Samples of 3 mm in diameter and 2.5 mm in thickness were processed at 4 GPa and different sintering temperatures (1000°C, 1500°C and 1700°C) for 10 minutes. The main technological goal of this study was the development of a sintering procedure to produce different geometries of boron carbide compacts with high hardness and high wear resistance. The phase composition and the microstructure of the samples were investigated by x-ray diffraction, Raman spectroscopy, optical microscopy and scanning electron microscopy. The sintered bodies were characterized by density, hardness and abrasive wear resistance measurements. In an unusual way, the density values obtained for the compacts sintered at ambient pressure from a coarser powder (< 3 mm) were higher than those found for the compacts produced from a finer powder (< 1 mm). The highest density values were 2.42 g/cm3 for the coarse powder and 2.33 g/cm3 for the fine powder. The maximum obtained hardness for the sintered bodies produced from a mixture with organic binders was 21 GPa, both for the fine and the coarse powder. When no binders were used, a hardness of 27 GPa associated to a high wear resistance was obtained for compacts sintered at ambient pressure using the coarse powder. The success in the production of high-density compacts with superior mechanical properties was associated to an efficient removal of oxides phases from the starting powder. The presence of these phases strongly affects the grain growth kinetics during the sintering of boron carbide. The compacts produced under ultra-high pressures showed a maximum hardness of 15 GPa for the coarse powder and 20 GPa for the fine powder. The obtained results indicate that the employment of ultra-high pressure techniques can be very interesting for the production of high-quality sintered boron carbide, as they enable the use of much lower temperatures and shorter sintering times than in conventional techniques.

MARTINS, R. H. P. Avaliação da formação de hidretos metálicos em ligas de zircônio. 2014. 103 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-10-29T17:24:14Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_rhpmartins.pdf: 9161011 bytes, checksum: dfd6187a4f91fa88c31031385aa2cfe2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-11-03T17:19:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_rhpmartins.pdf: 9161011 bytes, checksum: dfd6187a4f91fa88c31031385aa2cfe2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-03T17:19:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_rhpmartins.pdf: 9161011 bytes, checksum: dfd6187a4f91fa88c31031385aa2cfe2 (MD5) Previous issue date: 2014-04-30 / Zirconium alloys have greater applicability in the nuclear industry are used in the manufacture of tubes that make up a metal structure , called the fuel element , and form the core of nuclear reactors . Such tubes are used in the coating of ceramic pellets of enriched uranium dioxide and precipitation of hydrides can undergo in operating conditions . This effect is detrimental to the aforementioned alloys , with a view to reducing the ductility depending on the morphology of hydrides . The morphology of hydrides and their respective susceptibility to formation were evaluated in samples of commercial zirconium alloys Zircaloy - 4 ®, ZIRLO ® and M5 ™ . The samples were hydrogenated in an autoclave under the conditions of pressure and temperature of a nuclear reactor . Later microstructural analysis and verification of alloy metal hydrides formed morphology , were made by optical microscopy and scanning electron as well as the technique of X-ray diffraction was used to identify the presence of hydrides. Circumferential hydrides were formed, by hydrogenation condition that only the radial hydrides and M5 ™ alloy, which are undesirable to be more deleterious to mechanical properties, the alloy is formed Zirlo™ M5®, and for more severe hydrogenation conditions. For both types of hydrogenation was not observed in the presence of hydrides Zircaloy-4 ® / As ligas de Zircônio têm maior aplicabilidade na indústria nuclear, são utilizadas na fabricação de tubos que compõem uma estrutura metálica, denominada de elemento combustível, que forma o núcleo dos reatores nucleares. Os referidos tubos são utilizados no revestimento de pastilhas cerâmicas de dióxido de urânio enriquecido e podem sofrer precipitação de hidretos em condições operacionais. Esse efeito é deletério às citadas ligas, tendo em vista a redução da ductibilidade a depender da morfologia dos hidretos formados. A morfologia dos hidretos e a sua respectiva susceptibilidade à formação foram avaliados em amostras de ligas de comerciais de zircônio Zircaloy–4®, Zirlo® e M5™. As amostras foram hidrogenadas em autoclave, nas condições de pressão e temperatura de um reator nuclear. Posteriormente foram feitas análises microestruturais das ligas e verificação da morfologia hidretos metálicos formados, por microscopia óptica e de varredura eletrônica, bem como foi utilizada a técnica de difração de Raios X, a fim de identificar a presença de hidretos. Hidretos circunferenciais, foram formados, pela referida condição de hidrogenação, somente na liga M5™ e hidretos radiais, que são indesejáveis por serem pontos nucleadores de trincas, formaram-se nas liga Zirlo® e M5™ para condições mais severas de hidrogenação. Para ambos os tipos de hidrogenação não se verificou, nas micrografias, a presença de hidretos no Zircaloy–4®, no entanto, picos de hidretos foram evidenciados por difração de raios X, para a condição de hidrogenação mais severa.

CORDEIRO, E. R. Moldagem por injeção a baixas pressões de pó residual proveniente da extração do granito branco savana. 2004. 88 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-10T17:18:13Z No. of bitstreams: 1 2004_dis_ercordeiro.pdf: 7095391 bytes, checksum: 1dbfff7475a3ed56c608a581c634df0b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-15T18:32:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_dis_ercordeiro.pdf: 7095391 bytes, checksum: 1dbfff7475a3ed56c608a581c634df0b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T18:32:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_dis_ercordeiro.pdf: 7095391 bytes, checksum: 1dbfff7475a3ed56c608a581c634df0b (MD5) Previous issue date: 2004-02-27 / The present work describes the use of a grinding dust almost granite raw feedstock to the process of ceramic injection molding at low pressures. The main objective was to demonstrate the technical feasibility of using a low-cost raw material for parts for applications where these were not subjected to large mechanical stresses. Initially it selected a powder from the extraction of a granite commercial value called White Savannah. The material was characterized by chemical and petrographic analysis (for microprobe), and microscopy Scanning electron diffraction and X-ray. After several unsuccessful attempts to use the powder in the raw state, it was subjected to a simple procedure for comminution by grinding and subsequent selection by sieving. The obtained fines were mixed with binder to carnauba wax base, developed in previous research. Rheological studies helped determine the optimum amount of binder and powder in the mixture to be injected. Thermogravimetric analysis was used to establish a ramp for removal of the binder by thermal degradation after injection. The binder removal step was performed without introducing macrodefeitos. The parts were sintered in air in a muffle furnace at temperatures between 1200 0 C to 1280 0 C. Next, the pieces were evaluated in terms of density, porosity, shrinkage and hardness. The best results in terms of appearance, shape maintenance and combination of physical and mechanical properties were obtained with the parts sintered at 1250 0 C. The values ​​obtained for these properties were deemed reasonable when compared to results obtained with previously manufactured parts using other granite waste. / O presente trabalho descreve a utilização de um pó residual de granito em estado quase bruto como matéria-prima para o processo de moldagem cerâmica por injeção a baixas pressões. O objetivo principal era demonstrar a viabilidade técnica de se utilizar uma matéria-prima de baixo custo para obter peças para aplicações em que essas não fossem submetidas a grandes esforços mecânicos. Inicialmente foi selecionado um pó proveniente da extração de um granito de valor comercial denominado Branco Savana. O material foi caracterizado por análises petrográfica e quı́mica (por microssonda), além de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Após algumas tentativas infrutı́feras de se utilizar o pó no estado bruto, o mesmo foi submetido a um procedimento simples de cominuição por moagem e posterior seleção por peneiramento. Os finos obtidos foram misturados ao ligante à base de cera de carnaúba, desenvolvido em pesquisas anteriores. Estudos reológicos ajudaram a determinar a quantidade ótima de ligante e pó na mistura a ser injetada. A análise termogravimétrica foi utilizada para se estabelecer uma rampa para a retirada do ligante por degradação térmica, após a injeção. A etapa de retirada do ligante foi realizada sem introdução de macrodefeitos. As peças foram sinterizadas ao ar, em forno mufla, a temperaturas entre 1200 0 C e 1280 0 C. Em seguida as peças foram caracterizadas quanto à densidade, porosidade, contração, e microdureza. Os melhores resultados em termos de aparência, manutenção do formato e combinação de propriedades fı́sicas e mecânicas foram obtidos com as peças sinterizadas a 1250 0 C. Os valores obtidos para essas propriedades foram considerados razoáveis, quando comparados aos resultados atingidos com peças fabricadas anteriormente, utilizando outros resı́duos granı́ticos.