Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Resumo: O objetivo deste trabalho foi preparar, pelo método de precursor polimérico, condutores mistos (eletrônico e iônico) de perovskita de 'La IND.0,6'Sr IND.0,4'Fe IND.y'Co IND.1-y'O IND.3-'delta', para serem utilizados como cátodo em SOFC. Os materiais foram desenvolvidos para que os eletrodos constituídos promovessem a reação de redução de oxigênio (RRO) mesmo em temperaturas reduzidas para possibilitar a operação das SOFCs em temperatura moderada. A caracterização física dos materiais obtidos foi feita por medidas de TG/DSC, difratometria de raios X (DRX) com refinamento das estruturas pelo Método de Rietveld, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise composicional por espectroscopia dispersiva de raios X (EDS). Observou-se que a total eliminação da matéria orgânica dos precursores é importante para a formação da fase perovskita e que a quantidade dessa fase é dependente do conteúdo de cobalto e da temperatura de calcinação. De modo geral, à medida que se aumenta o conteúdo em cobalto aumenta a quantidade de fases secundárias (Sr'CO IND.3', 'Co IND. 2'O IND. 3' e Se'Fe IND.12'O IND.19'). Observou-se também que a fase perovskita é melhor descrita quando se adota a simetria R-3cH. Na caracterização eletroquímica, feita por levantamento da curva de polarização em estado estacionário e espectroscopia de impedância, melhores resultados foram observados parao sistema y=1. Reações entre o eletrólito de YSZ e perovskitas e flutuações composicionais destas podem ter ocorrido no caso dos eletrodos contendo cobalto resultando em desempenhos insatisfatórios. Além disso, a causa desse desempenho pode estar no aumento da temperatura de calcinação, necessário para obter adequada aderência das perovskitas contendo cobalto, e que resultou em eletrodos com baixa porosidade com desvios na composição. / Abstract: In this work, 'La IND.0,6'Sr IND.0,4'Fe IND.y'Co IND.1-y'O IND.3-'delta' perovskite mixed conductor (electronic and ionic) was prepared by polymeric precursor mehod to be used as cathodes for SOFCs. The materials were developed to promote the oxygen reduction reaction (ORR) at the reduced temperatures to make possible the moderated temperature operation of SOFCs. The physical characterization of the obtained material was carried out by TG/DCS, X ray diffractometry using the Rietveld Method for structure refinement, scanning electronic microscopy (SEM) and compositional analysis by energy dispersive X ray spectroscopy (EDS). It was observed that the complete organic matter elimination from the precursors is important to obtain the perovskite phase and that the amount of this phase is dependent of the cobalt content and calcination temperature. In general, as increases the cobalt content increases the amount of secondary phases (Sr'CO IND.3', 'Co IND. 2'O IND. 3' e Se'Fe IND.12'O IND.19'). Also, it was observed that the perovskite phase is better described when the R-3cH symmetry is adopted in the structure refinement. In the electrochemical studies, by stationary polarization and impendance spectrocopy, better results were observed for the system with y=1. Reactions between YSZ electrolyte and perovskites and compositional fluctuation can take place in the case of cobalt containing electrodes, resulting in an unsatisfactory performance. The increasing in the calcination temperature, required to the appropriate adherence between the cobalt containing electrodes and electrolyte, also resulted electrodes with low porosity with composition deviations. / Orientador: Margarida Juri Saeki / Coorientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Joelma Perez / Banca: Sonia Regina Homem de Mello Castanho / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Mestre

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As propriedades mecânicas de ferramentas confeccionadas com aços rápidos estão intimamente ligadas às características dos carbonetos dispersos na microestrutura desses materiais. Neste trabalho foi estudado o efeito do ciclo comercial de tratamento térmico de austenitização e revenimento em amostras do aço AISI/SAE M2 produzidas por metalurgia convencional, metalurgia do pó e conformação por spray. Para a realização deste estudo foram desenvolvidos métodos para a extração seletiva dos carbonetos dos tipos MC e M6C, onde M representa: vanádio, cromo, ferro, molibdênio e tungstênio, utilizando técnicas de dissolução química e eletrolítica. Estes métodos permitiram a quantificação por diferença de massa dos carbonetos do tipo M6C e MC. A extração seletiva revelou a existência de um carboneto do tipo MC com estequiometria ainda não reportada na literatura. Os parâmetros cristalográficos deste carboneto foram determinados utilizando-se o método de Rietveld. A estrutura cristalina foi refinada a partir de dados obtidos por difração de raios X, utilizando energias próximas da borda de absorção dos elementos metálicos do carboneto, através do uso de radiação de luz síncrotron. Os resultados obtidos pelo método de Rietveld permitiram determinar o grupo espacial F m -3 m para este carboneto, e que o parâmetro de rede e a estequiometria estão relacionados com a microestrutura e o teor de carbono do material antes do ciclo de tratamento térmico, porém indicando uma forte convergência para uma estequiometria comum. O conjunto dos resultados obtidos mostrou que o ciclo de tratamento térmico comercial, utilizado neste trabalho, induz ao aumento significativo da fração de carbonetos, quando comparado com o ciclo de tratamento térmico convencional descrito na literatura. A fração de carbonetos do tipo MC tem aumento mais significativo, que a do carboneto do tipo M6C, como conseqüência das alterações na estequiometria do carboneto do tipo MC. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Maryse Santos (maryseeu4@gmail.com) on 2016-08-26T14:49:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Mestrado-Carla de Albuquerque Dias.pdf: 13161482 bytes, checksum: 7dae370ff2aeed1ca51c5f46b1701ffe (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-08-29T13:45:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Mestrado-Carla de Albuquerque Dias.pdf: 13161482 bytes, checksum: 7dae370ff2aeed1ca51c5f46b1701ffe (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-08-29T13:47:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Mestrado-Carla de Albuquerque Dias.pdf: 13161482 bytes, checksum: 7dae370ff2aeed1ca51c5f46b1701ffe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T13:47:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Mestrado-Carla de Albuquerque Dias.pdf: 13161482 bytes, checksum: 7dae370ff2aeed1ca51c5f46b1701ffe (MD5) Previous issue date: 2016-04-15 / The motivation for this research was the synthesis and production of nanostructured materials ZnO (oxide of zinc) starting from Zn (pure zinc) using the high-energy mechanochemical technique (mechanochemistry or mechanochemical), applying the glycerin (C3H8O3) and the stearic acid (C18H36O2) as controlling agents of the process (PCA’s), both considered materials of interest in green chemistry. Through the measuring of X-Ray Diffraction (DRX) allied to the Rietveld Method it was possible to observe and to analyze in function of the times of grinding (0 min, 225 min, 525 min, 825 min, 855 min, 885 min, 915 min, 945 min, 975 min and 1005 min) the structural evolution of the sample. After 525 min a single phase of ZnO was synthesized, with a hexagonal structure of wurtzite type (or B4 type) with an average size of nanometric crystallites. It was also observed that the mechanochemical process does not modify the solubility of Zn according to the equilibrium diagram phase of the material. With the increase of milling time it was observed a polymorphic transition from the hexagonal structure of wurtzite type for a cubic rocksalt structure type (type B1 and type NaCl). The kinetics of the transition was measured by linewidth analysis and variation of the crystallographic parameters obtained in this study. / A motivação deste trabalho foi a síntese e produção de material nanoetruturado ZnO (óxido de zinco) a partir do Zn (zinco puro) utilizando-se a técnica mecanoquímica de alta energia (mechanochemistry ou mechanochemical), empregando-se como agente s controladores de processo (ACP’s) a glicerina (C3H8O3) e o ácido esteárico (C18H36O2), ambos considerados materiais de interesse na química verde. Através da realização de medidas de Difração de Raios-X (DRX) aliadas ao Método de Rietveld foi possível observar e analisar a evolução estrutural da amostra em função dos tempos de moagem (0 min, 225 min, 525 min, 825 min, 855 min, 885 min, 915 min, 945 min, 975 min e 1005 min). Após 525 min foi sintetizada uma fase única de ZnO, com estrutura hexagonal do tipo wurtzita (ou tipo B4) com tamanho médio de cristalitos nanométricos. Foi observado ainda que o processo de mecanoquímica não altera a solubilidade do Zn, conforme diagrama de fases em equilíbrio do material. Conforme houve o aumento do tempo de moagem observou- se uma transição polimórfica da estrutura hexagonal do tipo wurtzita para uma estrutura cúbica do tipo rocksalt (ou tipo B1 ou tipo NaCl). A cinética da transição foi quantificada pela análise de largura de linha e variação dos parâmetros cristalográficos obtidos no estudo.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2431_1.pdf: 3903715 bytes, checksum: f4ecb374f539aa4e3d0c912da52e2836 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / No presente trabalho foram investigadas propriedades magnéticas dos nanocompósitos ferromagnéticos (Fe1−xCox)y(MnO)1−y, x = 0.4 e 0.6 e y = 0.35, 0.65 e 1, produzidos pela técnica de mecano-síntese. A caracterização estrutural e morfológica das amostras foi feita usando difração de raios x fazendo uso da equação de Scherrer, de gráficos de Williamson-Hall e refinamento Rietveld. Essas análises resultaram em valores de x e y muito próximos dos valores nominais e, dentro da resolução da técnica, não foi detectada a presença de outras fases. As amostras apresentaram valores de tamanho médio dos cristalitos muito próximos (12-14 nm) e valores reduzidos de micro-deformações (1.5% para Fe1−xCox e 0.4% para o MnO). As propriedades magnéticas foram investigadas utilizando várias técnicas de medida (SQUID, magnetometria por extração e magnetometria por amostra vibrante), medidas em um grande intervalo de temperatura T (5-700 K) e em campos magnéticos de até 2 T. A partir dessas medidas foram construídos gráficos de Henkel e curvas de inversão de primeira ordem (FORCs) à temperatura ambiente e em campos de até 1.5 T. Medidas de curvas de histerese foram utilizadas para determinar a dependência da coercividade (HC), da magnetização de saturação (MS) e do campo de exchange-bias (HEB) com T. Procedimentos de medidas de magnetização feitas resfriando a amostra a campo nulo (ZFC) e na presença de campo (FC) foram feitas no intervalo de temperatura 5-300 K para valores pequenos de campo magnético (até 5 mT). Os gráficos de Henkel e FORCs indicaram que na temperatura ambiente as interações magnéticas entre as nanopartículas de Fe1−xCox são predominantemente de origem dipolar e influenciada essencialmente pela quantidade de MnO presente nas amostras. Entretanto, no caso particular da amostra sem MnO, o gráfico de Henkel indicou uma mudança de comportamento acima de 0.25 T passando a interação de dipolar para ser predominantemente de exchange. Acima de 120 K (temperatura de Néel do MnO), as medidas de HC apresentaram um dependência com T do tipo T3/4. Este comportamento é característico de arranjos de partículas tipo Stoner-Wohlfarth orientadas aleatoriamente. Já abaixo de 120 K, HC é fortemente influenciado pela presença de MnO aumentando significativamente com a diminuição da temperatura. Similar crescimento com T foi observado nos valores de HEB o qual é visto apenas em temperaturas abaixo de 120 K. As medidas de MS apresentaram uma dependência tipo Lei de Bloch T3/2 para a amostra sem MnO em todo intervalo de temperatura (5-700 K), enquanto para as demais amostras esse comportamento foi observado para T>120 K. Abaixo dessa temperatura, a adição de MnO produz um aumento em MS. Também foi observado o efeito de exchange-bias para temperaturas inferiores à temperatura de Néel do MnO (120 K), com um significante aumento do campo de exchange-bias com a diminuição da temperatura. Por fim, observamos também um comportamento irreversível nas magnetizações ZFC e FC abaixo de 120 K nas amostras com MnO. Os resultados obtidos abaixo de 120 K foram interpretados como devidos a interações de curto alcance entre as nanopartículas e pela presença de momentos magnéticos não compensados nas interfaces entre partículas

This diploma thesis deals with the X-Ray crystallography study of structural changes within lithium-ion cells. First part consists of the theoretical discussion about the structural changes in commerce lithium-ion cells with focus on X-Ray crystallography. Then the ex situ, in situ and operando terms are discussed. Verification of the XRD usage is realized on the LiFePO4 material. Experimental part deals with the optimization and preparation of electrochemical cells and the measurements. Finally, results of the Rietveld analysis are discussed.

Cement production is responsible for around 7% of the global anthropogenic carbon dioxide emissions. More than half of these emissions are due to the unavoidable release of carbon dioxide upon thermal decomposition of the main raw material limestone. Many different options for carbon capture are currently being investigated to lower emissions, and one potential route to facilitate carbon capture could be the implementation of an electrified separate calcination step. However, potential effects on the phase composition of cement clinker need to be investigated, which is the aim of the present study. Phases of special interest are alite, belite, aluminate, ferrite, calcite, and lime.  The phase composition during clinker formation was examined through HT-XRD lab-scale experiments, allowing the phase transformations to be observed in situ. Two different methods of separate calcination were investigated, one method in which the raw meal was calcined separately, and one method where the limestone was calcined separately. The former yielded an alite amount similar to that of the reference experiments, whereas the latter method yielded a lower amount. It could, unfortunately, not be excluded that the difference was due to poor experimental conditions, and additional experiments are needed to investigate the matter further. The study does, however, indicate that a calcined raw meal might be used to produce a clinker of similar phase composition concerning major phases belite, aluminate, ferrite, alite, and free lime. A raw meal containing calcined limestone might, however, need longer residence time at clinkering temperature too obtain similar phase composition. In addition, a raw meal containing calcined limestone was observed to be carbonated to a greater extent upon reheating than a calcined raw meal. Further experiments are needed to fully understand the effects on clinker composition of an electrified separate calcination step, and several improvements to the experimental method are given in the study.

X-ray diffraction analysis (XRD) is an inexpensive method to quantify the relative proportions of mineral phases in a rock or soil sample. However, the analytical software available for XRD requires extensive user input to choose phases to include in the analysis. Consequently, analysis accuracy depends greatly on the experience of the analyst, especially as the number of phases in a sample increases (Raven & Self, 2017; Omotoso, 2006). The purpose of this project is to test whether incorporating machine learning methods into XRD software can improve the accuracy of analyses by assisting in the phase-picking process. In order to provide a large enough sample of X-ray diffraction (XRD) patterns and their known compositions to train the machine learning models, I created a dataset of 1.5 million calculated XRD patterns of realistic mineral mixtures. These synthetic XRD patterns were calculated using crystal structure files from the American Mineralogist Crystal Structure Database (AMCSD) with mineral occurrence data from the Mineral Evolution Database (MED) to mimic geologic knowledge used by expert analysts. Using this dataset, I trained and refined a variety of machine learning models to determine which model is most accurate in identifying the correct mineral phases.

Background: The influence of typical manufacturing regimes for producing fixed dental prostheses (FDPs) from yttria partly-stabilized zirconia polycrystals (3Y/4Y/5Y-TZP) on the phase composition is quantified. Methods: Fixed dental prostheses (FDPs) were designed using a CAD process and machined from different Y-TZP blanks from two manufacturers differing in yttria contents. Subsequent to sintering, the FDPs were glaze fired and air-blasted using alumina particles. Phase composition was determined with X-ray diffraction and quantified with Rietveld refinement. Results: The blanks from VITA Zahnfabrik (VITA YZ HT, VITA YZ ST, VITA YZ XT) and Dental Direct (DD Bio ZX2, DD cube ONE, DD cube X2) featured a rhombohedral portion with rather small crystallites and a small monoclinic portion for 3Y/4Y-TZPs, which increased after machining and disappeared after sintering. Glaze firing and air-blasting with alumina particles had no significant influence on the phase composition. Conclusion: The phase history of dental zirconia is revealed, which may have implications on further processing and aging of the FDP (e.g. low temperature degradation) in mouth.

Les structures magnétiques de deux familles de composés sont déterminées et discutées : (i) celles des hydrures RTXH (R = terre rare, T = métal de transition et X = Si, Ge) cristallisant dans la structure de type ZrCuSiAs et obtenus par insertion d’hydrogène dans les intermétalliques quadratiques de type CeFeSi. L’hydrogénation induit des transitions magnétiques variées engendrées par la compétition entre la dilatation anisotrope de la maille cristalline causée par l’absorption d’hydrogène et l’apparition de la liaison chimique R-H; (ii) celles des siliciures ternaires R6T1.67Si3 (R = Ce, Nd, Gd, Tb et T = Co, Ni) présentant des propriétés magnétocaloriques significatives autour de leur température de Curie, en particulier ceux à base de gadolinium Gd6T1.67Si3. Les composés à base de Ce, Nd et Tb présentent des comportements magnétiques originaux qui sont expliqués par la détermination de leurs structures magnétiques. La nature complexe de ces propriétés résulte en partie de la présence de deux sites magnétiques pour R et d’un désordre atomique de l’élément T dans la structure cristallographique. / Magnetic structures of two families of compounds are determined and discussed : (i) those of the hydrides RTXH (R = Rare earth, T = transition metal and X = Si, Ge) crystallizing in the ZrCuSiAs-type structure and obtained by hydrogen insertion in the intermetallics adopting the tetragonal CeFeSi-type structure. Hydrogenation induces various magnetic transitions governed by the competition between the anisotropic unit cell expansion linked to hydrogen absorption and the occurrence of the R-H chemical bonding ; (ii) those of the ternary silicides R6T1.67Si3 (R = Ce, Nd, Gd, Tb and T = Co, Ni) which show significant magnetocaloric properties around their Curie temperature, especially those based on gadolinium Gd6T1.67Si3. The compounds based on Ce, Nd and Tb present original magnetic behaviors which are explained by their magnetic structures determination. The origin of these complex properties results especially from the presence of two magnetic sites for R and from an atomic disorder of the T element in the crystallographic structure.