Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3806.pdf: 7822046 bytes, checksum: d95b495952844a8126a550101283a3d2 (MD5) Previous issue date: 2010-10-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / Glass-ceramics based on the Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS) system represent the most important (commercial) family. They are required for applications where extreme dimensional stability and thermal shock resistance are of utmost importance. Glass-ceramics are mainly produced by the traditional method of melting and shaping followed by internal crystallization induced by nucleating agents and thermal treatments. In this work an alternative route to obtain glassceramics in the LAS system was developed by sintering with concurrent crystallization. Very low thermal expansion coefficient (TEC), good mechanical strength and nil porosity were the intended properties. Several glass compositions in this system were formulated and evaluated. The samples were characterized by optical and electrical microscopy, X-ray diffraction and dilatometry. The optimized glass-ceramic composition presented 1.4% of residual pore fraction and thermal expansion coefficient of 0.02 x 10-6 ºC-1 between 40C and 500C. The Clusters model was used to simulate its sintering process and good agreement with experimental data was achieved. Excellent thermal shock resistance up to 600C and a flexural strength similar to that of the commercial glass-ceramic Ceranwere obtained. In order to minimize the residual porosity and improve the superficial properties of the sintered LAS glass-ceramic, silica and silica/zirconia coatings obtained by solgel route were deposited by dip coating on the glass-ceramic surface. The silica/zirconia coating (TMZ), which was only 0,4 m thick, was the hardest one and exhibited the highest wear resistance. The sintered glass-ceramic here developed showed similar dimensional stability and mechanical properties to the commercial material Ceran, which indicate its potential application, for example, as cook top panels. viii / As vitrocerâmicas do sistema Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS) representam a mais importante família de vitrocerâmicas comerciais e são empregadas para usos que requerem elevada estabilidade dimensional e resistência ao choque térmico. Elas são produzidas pelo método tradicional de fusão, conformação de um artigo vítreo e cristalização controlada através de agentes nucleantes. No presente trabalho desenvolveu-se um processo alternativo via sinterização com cristalização concorrente para a obtenção de vitrocerâmicas deste sistema. As propriedades almejadas foram baixo coeficiente de expansão térmica (CET) e porosidade nula. Foram elaboradas e avaliadas dez composições de vidros deste sistema. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica, difração de raios-X e dilatometria. A vitrocerâmica de composição considerada como otimizada apresentou uma fração de poros residual de 1,4% e CET de 0,02 x 10-6 C-1. Esta vitrocerâmica foi caracterizada extensivamente e seu processo de sinterização é bem descrito pelo modelo de clusters . Com o intuito de minimizar a porosidade superficial e melhorar as propriedades de superfície da vitrocerâmica sinterizada, foram depositados recobrimentos de sílica e sílica/zircônia, obtidos via sol-gel, sobre sua superfície. O material contendo recobrimento de sílica/zircônia (TMZ) com espessura de apenas 0,4 m apresentou maiores dureza e resistência ao desgaste. Foi observado que a vitrocerâmica sinterizada desenvolvida neste trabalho apresentou maior estabilidade dimensional que a amostra comercial Ceranpara temperaturas de até 600C e propriedades mecânicas muito similares a este material, o que caracteriza sua potencial aplicação como placa de aquecimento.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-09-27T14:07:25Z No. of bitstreams: 1 TeseDMSC.pdf: 11591276 bytes, checksum: fcc4bd05d0e7049f1fe48d00e99712c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:11:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseDMSC.pdf: 11591276 bytes, checksum: fcc4bd05d0e7049f1fe48d00e99712c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseDMSC.pdf: 11591276 bytes, checksum: fcc4bd05d0e7049f1fe48d00e99712c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T19:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseDMSC.pdf: 11591276 bytes, checksum: fcc4bd05d0e7049f1fe48d00e99712c5 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The purpose of this thesis was to develop a microwave dilatometer and to study the non-isothermal sintering kinetics of multiferroic composite ceramics. The multiferroic system used to study the sintering kinetics was a composite of two crystalline phases: piezo BaTiO3 and magnetostrictive CoxNi(1-x)Fe2O4 (where x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1 and molar ratios of 80/20, 70/30 and 50/50). A method was developed for the synthesis step, called in situ synthesis, to produce the two crystalline phases from a single solution in which the starting materials were completely dissolved. In this synthesis step, a groundbreaking method was developed for the in situ sol-gel synthesis of lead-free BaTiO3/CoxNi(1-x)Fe2O4 composites, applying synthesis control parameters such as basic pH and the amount of polyacrylic acid (PAA) added as a chelating agent. The use of basic pH and PAA as chelating agent enabled the simultaneous formation of two high purity crystalline phases with nanometric particles, spheroidal morphologies, and controlled stoichiometry. The microwave dilatometer measurement device was developed using a pyrometer sensing system, which enabled temperature measurements to be taken without the need for direct contact with the sample, and with greater accuracy, since it prevents direct interaction between the sensor and the microwave field. The effectiveness of the newly developed microwave dilatometer was tested in a study of the shrinkage behavior of the samples, which was compared with their behavior in a conventional dilatometer. The results revealed that shrinkage of the BaTiO3/CoxNi(1-x)Fe2O4 composites during microwave heating occurred at a lower sintering temperature than in conventional sintering, indicating the existence of “non-thermal” effects caused by the interaction of the sample with the microwaves. The “microwave effect” directly affected the sintering mechanisms, as evidenced by the activation energy in the initial stage of sintering. The development of the microwave heated dilatometer provided groundbreaking results in terms of reliable and reproducible dilatometric data. In addition, the in situ sol-gel synthesis of BaTiO3/CoxNi(1-x)Fe2O4 powders enabled a systematic study of the non-isothermal sintering kinetics of this material, opening up excellent prospects for the application of this technique to other materials. / A presente tese teve como objetivo o desenvolvimento de um dilatômetro aquecido por micro-ondas e o estudo cinético da sinterização por método não isotérmico de materiais cerâmicos multiferroicos. O sistema multiferroico utilizado foi um compósito constituído por duas fases cristalinas, uma piezelétrica de BaTiO3 e a outra magnetostritiva de CoxNi(1-x)Fe2O4 (com x = 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1 e proporções de porcentagem molar: 80/20, 70/30 e 50/50), sintetizadas pelo método sol-gel. Na etapa da síntese, desenvolveu-se um método que permitiu a obtenção das duas fases cristalinas através de uma única solução, denominado síntese in situ, com parâmetros controlados, tais como o pH básico (>9,5) e ácido poliacrílico (PAA) como agente quelante. Esses parâmetros possibilitaram a formação simultânea das duas fases cristalinas com pós de partículas nanométricos (20 nm). Na sinterização, foi utilizado um sistema de sensoriamento pirométrico acoplado ao forno de micro-ondas, permitindo medidas de temperatura sem contato direto com a amostra, e com maior precisão. A retração dos compósitos de BaTiO3/CoxNi(1-x)Fe2O4 durante o aquecimento por micro-ondas revelou redução na temperatura necessária de sinterização na faixa de 80–100 °C, quando comparada com uma sinterização convencional, o que indica a existência de efeitos não térmicos devido à interação da amostra com as micro-ondas. Esses efeitos incidiram diretamente nos mecanismos de sinterização, que foi evidenciado na diminuição da energia de ativação de densificação no estágio inicial da sinterização tanto nos compósitos como nas fases puras do sistema cerâmico estudado, por conseguinte o desenvolvimento do dilatômetro aquecido por micro-ondas permitiu de forma inédita medidas de retração confiáveis e reprodutíveis, e os pós sintetizados aqui permitiram o estudo sistemático da cinética de sinterização pelo método não isotérmico, abrindo excelentes perspectivas para o uso dessa técnica em outros materiais.

Submitted by Marcus Nathan Silvestre null (silvestre.nathan@gmail.com) on 2016-08-15T19:33:33Z No. of bitstreams: 1 OBTENÇÃO DA LIGA NITI POR METALURGIA DO PÓ.pdf: 7180947 bytes, checksum: fb85ad122507b1a567ca667e4e2ee8fa (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-17T13:10:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silvestre_mn_me_guara.pdf: 7180947 bytes, checksum: fb85ad122507b1a567ca667e4e2ee8fa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T13:10:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silvestre_mn_me_guara.pdf: 7180947 bytes, checksum: fb85ad122507b1a567ca667e4e2ee8fa (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O nitinol (NiTi) é uma das ligas mais empregadas entre aquelas que apresentam o efeito de memória de forma. A produção da liga por metalurgia do pó é uma alternativa às limitações das ligas fundidas, mas apresenta algumas limitações. O objetivo deste trabalho foi obter a liga NiTi via metalurgia do pó, combinando temperatura e tempo de sinterização para produzir uma liga com baixo volume de fases secundárias e óxidos e a martensita como fase principal à temperatura ambiente. Os pós de níquel e titânio foram pesados na proporção 50,5% Ni - 49,5% Ti (% at) e misturados mecanicamente por 2 horas. A mistura foi compactada uniaxialmente sob três tensões consecutivas: 1000, 750 e 500 MPa, relaxando o sistema em cada carga. Em seguida as amostras foram sinterizadas a 930°C, por períodos de 20, 30, 40 ou 50 horas. Após a determinação da melhor rota de sinterização, as amostras foram submetidas à deformação mecânica a quente, utilizando deformações reais de 31% ou 98%. As amostras foram submetidas a alguns tratamentos térmicos: o recozimento foi realizado a temperaturas de 500 °C e 700 °C e a solubilização a 930 °C. A caracterização das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV, difração de raios X, calorimetria exploratória diferencial e ensaio de microdureza. Em relação à rota de sinterização, o melhor resultado foi obtido utilizando-se tempo de sinterização de 50 horas, com a fase martensítica predominante e ausência de pó residual. As fases intermetálicas secundárias observadas foram Ni3Ti e Ni4Ti3. A densidade das amostras sinterizadas não variou significativamente com o tipo de compactação ou tempo de sinterização. A temperatura de transformação de fase martensítica foi satisfatória para o processo. Em relação à conformação mecânica, o valor de densidade aumentou significantemente, como o esperado. Com o recozimento das amostras, a microestrutura não foi alterada, entretanto os intermetálicos se formaram. Os valores de dureza nas amostras são consideravelmente altos para a composição utilizada e estão relacionados à contaminação por oxigênio, à precipitação da fase Ni4Ti3 e à presença de austenita. / Nitinol (NiTi) is one of the most used alloys that exhibit the shape memory effect and powder metallurgy is an alternative to overcome the casting limitations, but some details need to be checked. The aim of this work is to obtain NiTi by powder metallurgy, determining the best combination of sintering time and sintering temperature to produce an alloy with low volume fraction of secondary intermetallic phases and oxides and martensite as the main phase at room temperature. Ni and Ti elemental powders were weighted in order to get the 49.5% Ti – 50.5%Ni (% at) composition and mechanically mixed for 2 hours. The mixed powder was then uniaxially die compacted under the following condition: 1000 MPa, 750 MPa and 500 MPa. After every stress was applied, the system was relaxed. The sintering was performed under an argon atmosphere at 930°C for: 20, 30, 40 and 50 hours. After determining the best sintering route, hot rolling was applied to the samples, using real deformation of 31% and 98%. The samples were submitted to heat treatments: annealing was performed at 500 °C and 700 °C and solubilization was performed at 930 °C. The samples were characterized using optical microscopy, scanning electron microscope, x-ray diffraction and differential scanning calorimetry (DSC). The best route obtained was 50 hours of sintering time, which resulted in the lowest volume of secondary intermetallic phases and no unreacted powder. The intermetallic phases formed were Ni3Ti and Ni4Ti3. The density did not vary with the type of compacting or sintering time. The start temperature of martensite transformation was considered reasonable regarding the process used. After hot rolling, the microstructure did not change significantly. The phases detected after rolling were the same detected previously. About the heat treatments, after the aging the microstructure remained unchanged, but intermetallic phases precipitated. The hardness values obtained were considerably high for the composition used and were attributed to the oxygen contamination, Ni4Ti3 precipitation and the presence of austenite.

Orientador: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Luiz Rogério de Oliveira Hein / Banca: Carlos Triveno Rios / Resumo: O nitinol (NiTi) é uma das ligas mais empregadas entre aquelas que apresentam o efeito de memória de forma. A produção da liga por metalurgia do pó é uma alternativa às limitações das ligas fundidas, mas apresenta algumas limitações. O objetivo deste trabalho foi obter a liga NiTi via metalurgia do pó, combinando temperatura e tempo de sinterização para produzir uma liga com baixo volume de fases secundárias e óxidos e a martensita como fase principal à temperatura ambiente. Os pós de níquel e titânio foram pesados na proporção 50,5% Ni - 49,5% Ti (% at) e misturados mecanicamente por 2 horas. A mistura foi compactada uniaxialmente sob três tensões consecutivas: 1000, 750 e 500 MPa, relaxando o sistema em cada carga. Em seguida as amostras foram sinterizadas a 930°C, por períodos de 20, 30, 40 ou 50 horas. Após a determinação da melhor rota de sinterização, as amostras foram submetidas à deformação mecânica a quente, utilizando deformações reais de 31% ou 98%. As amostras foram submetidas a alguns tratamentos térmicos: o recozimento foi realizado a temperaturas de 500 °C e 700 °C e a solubilização a 930 °C. A caracterização das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV, difração de raios X, calorimetria exploratória diferencial e ensaio de microdureza. Em relação à rota de sinterização, o melhor resultado foi obtido utilizando-se tempo de sinterização de 50 horas, com a fase martensítica predominante e ausência de pó residual. As fases intermetálicas secundárias obs... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nitinol (NiTi) is one of the most used alloys that exhibit the shape memory effect and powder metallurgy is an alternative to overcome the casting limitations, but some details need to be checked. The aim of this work is to obtain NiTi by powder metallurgy, determining the best combination of sintering time and sintering temperature to produce an alloy with low volume fraction of secondary intermetallic phases and oxides and martensite as the main phase at room temperature. Ni and Ti elemental powders were weighted in order to get the 49.5% Ti - 50.5%Ni (% at) composition and mechanically mixed for 2 hours. The mixed powder was then uniaxially die compacted under the following condition: 1000 MPa, 750 MPa and 500 MPa. After every stress was applied, the system was relaxed. The sintering was performed under an argon atmosphere at 930°C for: 20, 30, 40 and 50 hours. After determining the best sintering route, hot rolling was applied to the samples, using real deformation of 31% and 98%. The samples were submitted to heat treatments: annealing was performed at 500 °C and 700 °C and solubilization was performed at 930 °C. The samples were characterized using optical microscopy, scanning electron microscope, x-ray diffraction and differential scanning calorimetry (DSC). The best route obtained was 50 hours of sintering time, which resulted in the lowest volume of secondary intermetallic phases and no unreacted powder. The intermetallic phases formed were Ni3Ti and Ni4Ti3. The dens... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Co-orientador: Leinig Antônio Perazolli / Banca: Mario Cilense / Banca: Eder Carlos Ferreira de Souza / Resumo: No presente trabalho foi estudada a obtenção de nanopartículas do sistema (98,95)SnO2(1,0)ZnO(0,05)Nb2O5 através do Método Pechini (método dos precursores poliméricos) e a preparação de filmes varistores destas partículas. O pó obtido foi caracterizado por Difração de Raios X, Microscopia eletrônica de Varredura e adsorção de N2. Os filmes das nanopartículas foram obtidos por deposição em substrato de Si (100)/TiO2 (10.000 A°)/Ti (200 A°)/Pt (1500 A°), com espessura 356-406 nm, através da técnica de eletroforese, utilizando suspensão etílica estável deste pó. Os filmes foram sinterizados em forno microondas por temperaturas de até 1000 °C e patamar de até 40 minutos visando à formação e o crescimento dos grãos. Após a sinterização e caracterização por MEV_FEG, foi depositada uma película de íons Cr3+ através da eletroforese na superfície dos filmes e submetidos aos tratamentos térmicos de 900 e 1000 °C por 5, 10 e 15 minutos para fins de difusão dos cátions nos contornos de grãos. O Cr+3 é responsável pelo aumento do coeficiente de não-linearidade no sistema varistor a base de SnO2, característica principal desejada na obtenção de varistores. Esta adição permite controlar, através da difusão por tratamento térmico, a resistividade, a tensão de ruptura e coeficiente de não linearidade em filmes cerâmicos à base de SnO2 visando a aplicação como varistores. Após deposição dos íons de Cr3+ e do tratamento térmico, os filmes foram caracterizados eletricamente através da análise em corrente contínua, para a determinação das curvas V vs I (tensão aplicada em função da corrente elétrica) e das curvas ln(J/T²) vs E1/2, e caracterização em corrente alternada (espectroscopia de impedância). A partir das curvas V vs I foi possível obter valores do coeficiente de não-linearidade, campo elétrico de ruptura e corrente de fuga. Os parâmetros da barreira de potencial formada... / Abstract: The present work was studied obtaining nanoparticles of the system (98,95)SnO2(1,0)ZnO(0,05)Nb2O5 by Pechini method (polymeric precursor method) and the preparation of varistors films of these particles. The powder obtained was characterized by X-Ray Diffraction, Scanning electron microscopy and N2 adsorption. The films of nanoparticles were obtained by deposition on Si (100)/TiO2 (10.000 A°)/Ti (200 A°)/Pt (1500 A°) substrate with 356-406 of thickness, by electrophoretic technique, using stable suspension of this powder. The films were sintered in the microwave oven for temperatures up to 1000 °C and time up to 40 minutes, in order to form and growth of grains. After sintering and characterization SEM, was deposited a layer of Cr3+ ions by electrophoresis on the surface of the film and submitted to heat treatment of 900 and 1000 ° C for 5, 10 and 15 minutes for purposes of diffusion of cations in the grain boundaries. The Cr+3 is responsible for increasing the coefficient of nonlinearity in varistor system based on SnO2, main characteristic required to obtain varistors. This addition allows to control, through the diffusion by heat treatment, the resistivity, breakdown voltage and nonlinearity coefficient in ceramic films based on SnO2 order to use as varistors. After deposition of ions Cr3+ and heat treatment, the films were electrically characterized by analyzing a direct current to the determination of curves V vs I (voltage applied as a function of electrical current) and curves ln(J/T²) vs E1/2, and characterization alternating current (impedance spectroscopy). From the V vs I curves was possible to obtain the coefficient of nonlinearity, breakdown voltage and leakage current. The parameters of the potential barrier formed at grain boundary region were calculated after analysis of the curves ln(J/T²) vs E1/2 obtained by the V vs I measurements as a function of temperature. The films showed nonlinear coefficient (α)... / Mestre

Orientador: Ruís Camargo Tokimatsu / Banca: Juno Gallego / Banca: Maria Aparecida Larosa / Resumo: Este trabalho tem por objetivo realizar uma análise das propriedades mecânicas e microestruturais de componentes da liga Ti-6Al-4V produzidos pelo processo de Sinterização Direta de Metal por Laser (DMLS) que se baseia na deposição de camadas de um pó metálico que posteriormente são fundidas através de um feixe de laser de alta potência. Sendo assim, foram produzidos componentes em três orientações diferentes (A, B e C) com o propósito de verificar a influência das camadas sobre as propriedades mecânicas e nos micromecanismos de fratura, através dos ensaios de tração, fadiga e tenacidade à fratura e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As amostras também foram submetidas a um tratamento térmico para alívio de tensões residuais provenientes do processo de fabricação e posteriormente analisadas através de microscopia óptica e difração de raios-X, para averiguar se houve mudanças em sua microestrutura ou decomposição de fase em relação a uma amostra sem tratamento térmico na condição "como produzida". As orientações de construção B e C apresentaram melhores valores em todos os ensaios mecânicos quando comparados à orientação A, evidenciando assim que houve perda de resistência mecânica, exceto no ensaio de microdureza, onde os valores médios não tiveram grandes variações com a orientação de manufatura. A amostra "como produzida" apresentou maiores valores de dureza quando comparada às amostras com tratamento de alívio de tensões residuais, fato este que ocorreu devido à precipitação da fase B e crescimento da fase a no material, que inicialmente apresentava uma estrutura composta por martensita hexagonal (a') / Abstract: This work has as objective to realize analysis of the mechanical and microstructural properties of Ti-6Al-4V alloy components produced by the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) process that is based on the deposition of a metal powder layers and posteriorly fused by a high power laser beam. Therefore, components were produced in three different orientations (A, B and C) in order to verify the influence of the layers deposition on the mechanical properties and fracture micromechanisms, through the tensile tests, fatigue and tenacity of fracture and scanning electron microscopy (SEM). The samples were also subjected to a heat treatment to relieve residual stresses resulting from the manufacturing process and after analyzed through a optical microscopy and X-ray diffraction, to ascertain if there were changes in the microstructure or phase decomposition in relation to a sample without a heat treatment and at "as manufactured" condition. The construction orientation B and C have had better values in all mechanical tests when compared to the orientation A, revealing that had a loss of mechanical strength, except in the microhardness test, where the average values did not have large variations in the orientation of manufacturing. The sample "as manufactured" presented higher hardness values when compared to samples with treatment to relieve the residual stress, and this fact occurred due the precipitation of the B phase and the growth of the a phase in the material, which initially had a structure consisting of martensite hexagonal (a') / Mestre

A dependência das características físico-químicas da superfície de muitos materiais cerâmicos com a introdução de aditivos vem sendo mostrada em diversos sistemas com diferentes aditivos. A visão de que a influência da superfície deve ser levada em consideração nos fenômenos de transição de fase e na sinterização, faz com que a ciência da superfície seja mais estudada. Neste trabalho, pós à base de SnO2 contendo Mg foram preparados pela rota química derivada do método de Pechini. Os pós foram caracterizados quanto à sua morfologia e suas propriedades superficiais. Os resultados obtidos mostraram que a introdução de aditivos afeta propriedades macroscópicas como o ponto isoelétrico das suspensões aquosas e a área de superfície específica dos pós. Estes efeitos foram então correlacionados com a presença dos íons aditivos na superfície, uma vez que as bandas de infravermelho correspondentes aos grupos hidroxilas adsorvidas superficialmente se apresentaram modificadas, ao passo que as análises de fases acusaram solubilização. O óxido de magnésio é também conhecido pela sua elevada solubilidade em meio ácido, assim, um ataque químico na superfície foi eficiente na remoção do aditivo segregado na superfície, sendo comprovada pelas análises das mesmas bandas correspondentes aos grupos hidroxilas da superfície, que se assemelharam com as análises de superfície do SnO2 puro. As análises químicas por fluorescência de raios-x mostraram que apenas uma pequena parte do aditivo introduzido permanecia em solução sólida após a lavagem. Com um tratamento térmico posterior, foi possível deduzir que realmente existe um equilíbrio termodinâmico entre o aditivo segregado na superfície e o solubilizado. / In this work, powders containing Mg as additive was prepared by a chemical route derived from Pechini\'s method. The samples were characterized by means of morphology and surface properties. Results shown that introduction of additives affect some macroscopic properties like isoelectric point and surface area. These effects were related to presence of additives onto the oxide surface, once the hydroxyl IR bands of the adsorbed hydroxyl groups were modified, while phase analysis did not show solubilization. A Chemical attack was carried out, since magnesium oxide is widely known as very soluble in acid aqueous medium, and as a result the additive were removed. The success of removing were confirmed by the same analysis did before, with results pointed to a surface characteristics close do pure SnO2. Chemical analysis by X-ray shown that only a small quantity remain inside the bulk as a solid solution after laundering. Using a posterior annealing, it was possible to say that there is a thermodynamic equilibrium between additive onto surface and the additive solubilized on bulk.

Neste trabalho, usando câmaras de alta pressão do tipo toroidal, foram investigadas as possíveis transformações de fase, alterações microestruturais e propriedades mecânicas de compactos obtidos pelo processamento em altas pressões e altas temperaturas de uma mistura de Ti e B na estequiometria do diboreto de titânio (TiB2). As amostras produzidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão em energia de raios X característicos, difração de raios X e medidas de densidade e microdureza. Com o uso dessa abordagem, procurou-se obter um procedimento que permitisse a produção, por sinterização reativa sob altas pressões, de compactos de TiB2 com alta densidade e boas propriedades mecânicas. Foram realizados experimentos com dois tipos de pó de Ti, com procedência e granulometria diferentes. Usando um pó com granulometria mais grosseira (<75 μm), foram obtidas amostras com microestrutura não homogênea e pobres propriedades mecânicas. Por outro lado, a partir de um pó de granulometria mais fina (<38 μm), foi possível obter amostras altamente densificadas, com uma microestrutura homogênea e dureza elevada. A partir de uma exploração sistemática de diferentes condições de processamento (pressão, temperatura e tempo), foi identificada uma condição otimizada, para a mistura com o pó de granulometria mais fina, correspondente a 15 min de processamento a 7,7 GPa e 1565°C. Os resultados obtidos demonstram que, com o uso de técnicas de altas pressões, é possível obter compactos de qualidade similar aos obtidos usando técnicas convencionais, mas em um passo único de processamento, que envolve síntese e sinterização. O uso de tempos mais curtos e a alta compactação, que pode ser induzida nas partículas, permitem, com essa abordagem, um grande controle da microestrutura final, sem a necessidade de utilização de pós de partida ultrafinos. / In this work, we have used toroidal type high-pressure chambers to produce sintered bodies by the processing at high pressure and high temperature of Ti and B powders mixed in the stoichiometric ratio of titanium diboride (TiB2). Our main aim was the investigation of the effect of the processing conditions over the phase composition, the microstructure and the mechanical properties of the compacts. The samples were characterized by scanning electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, x-ray diffraction and measurements of density and microhardness. Using this approach we have tried to define a procedure to produce dense TiB2 compacts with good mechanical properties by reaction sintering at high pressure. Two distinct Ti powders, with different mean particle size, have been used. The compacts produced using the powder with larger particle size (<75μm) showed an inhomogeneous microstructure and poor mechanical properties. However, using the finer Ti powder (<38μm), we have obtained highly densified samples showing a homogeneous microstructure and high hardness. The better compromise between these properties was obtained for the compact produced at 7,7GPa/1565°C/15min. Our results show that the use of high pressure makes possible the production of compacts with a quality similar to those obtained by conventional sintering, but in a single step process including synthesis and sintering. The shorter sintering times and the high compaction of the powder particles allow a strong control over the final microstructure, without the need of the use of ultrafine starting powders.

Submitted by jonathas pereira (jonathas.fisika@gmail.com) on 2018-09-10T15:05:32Z No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) ATA.jpeg: 49716 bytes, checksum: 3a8de13cb07ee1feebbd6e0a51c656c3 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) / Rejected by PPGFIS Física (ppgfisufam.sec@gmail.com), reason: A ata de defesa está incompleta. Favor, anexar a ata escaneada e com todas as folhas. on 2018-09-18T12:44:36Z (GMT) / Submitted by jonathas pereira (jonathas.fisika@gmail.com) on 2018-09-21T19:50:43Z No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) ATA.pdf: 743829 bytes, checksum: 223c28c1d6ef852fbe5579c3df422b19 (MD5) / Rejected by PPGFIS Física (ppgfisufam.sec@gmail.com), reason: A dissertação deve conter a ficha catalográfica. Favor inserir no arquivo pdf. on 2018-09-24T18:15:50Z (GMT) / Submitted by jonathas pereira (jonathas.fisika@gmail.com) on 2018-09-24T19:23:20Z No. of bitstreams: 5 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) ATA.pdf: 743829 bytes, checksum: 223c28c1d6ef852fbe5579c3df422b19 (MD5) ficha catalográfica.pdf: 1871 bytes, checksum: 906fcee7edcb336f76527ba871b308e8 (MD5) / Approved for entry into archive by PPGFIS Física (ppgfisufam.sec@gmail.com) on 2018-09-24T19:25:42Z (GMT) No. of bitstreams: 5 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) ATA.pdf: 743829 bytes, checksum: 223c28c1d6ef852fbe5579c3df422b19 (MD5) ficha catalográfica.pdf: 1871 bytes, checksum: 906fcee7edcb336f76527ba871b308e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-24T19:52:59Z (GMT) No. of bitstreams: 5 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) ATA.pdf: 743829 bytes, checksum: 223c28c1d6ef852fbe5579c3df422b19 (MD5) ficha catalográfica.pdf: 1871 bytes, checksum: 906fcee7edcb336f76527ba871b308e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-24T19:52:59Z (GMT). No. of bitstreams: 5 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) CartaEncaminhamentoAutodepósito.pdf: 119487 bytes, checksum: 9b563814692b2ce6dbc82514ffcf0707 (MD5) Dissertação Jonathas.pdf: 2710163 bytes, checksum: a9190f2ba73a3436ce3302a5aacc65ca (MD5) ATA.pdf: 743829 bytes, checksum: 223c28c1d6ef852fbe5579c3df422b19 (MD5) ficha catalográfica.pdf: 1871 bytes, checksum: 906fcee7edcb336f76527ba871b308e8 (MD5) Previous issue date: 2018-07-05 / The complex impedance spectroscopy technique was used to perform the electrical characterization of two ceramic systems: Lithium Titanate Lanthanum - La (2/3-X) Li3XTiO3 (LLTO) and Lithium Titanate - Li2TiO3 (LTO). The study is done on two samples for each system, LLTO (La0.59Li0.24TiO3 and La0.56Li0.33TiO3) and LTO (milled and unground). LLT nanoparticle powders were obtained by high energy milling (MAE) and sintered by Spark Plasma Sintering (SPS). On the other hand, the LTO was subjected to high energy grinding to reduce particle size and sintered by the conventional sintering method. The electrical response of both systems (LLTO and LTO) was studied, with the differential of evaluating the electrical properties in each case. Complex impedance measurements were performed in the frequency range of 1 Hz to 10 MHz and in a temperature range from room temperature to 270 ° C. Three models were used for experimental data processing, the equivalent circuit model, the extended Jonscher universal law and the derivative method. By means of the three models, it was possible to obtain the conductivity of DC and to study the contributions to the total conductivity, grain and grain boundary of the LLTO. While the LTO was studied in the frequency range of 1 Hz to 1 MHz, in the temperature range of 25 ° C to 200 ° C. The effect of grinding on ionic conductivity was verified in the LTO system. The intrinsic conductivity of LLTO (x = 0.08) was in the order of 10E-5 to 10E-3 S / cm in the temperature range studied. For the LTO the intrinsic ionic conductivity was of the order of 10E-10 to 10E-7 S/cm. In addition, the Arrhenius equation allowed to determine the total activation energy (Ea) of each contribution of both the LLTO and the LTO. For La0.59Li0.24TiO3, Ea values ​​of 0.394, 0.393 and 0.208 eV were obtained for the total volume, grain and grain frontier, respectively. Indicating that for the LLTO system the conductive mechanism is determined by the mobility of Li + ions. For the LTO without and with milling, activation energy of the total sample of approximately 0.69 and 0.687 eV, respectively, was obtained. These values ​​are associated with a mechanism of conduction by simply ionized oxygen vacancies. / A técnica de espectroscopia de impedância complexa foi usada para realizar a caracterização elétrica de dois sistemas cerâmicos: Titanato de Lítio Lantânio - La(2/3-X)Li3XTiO3 (LLTO) e Titanato de Lítio – Li2TiO3 (LTO). O estudo é feito sobre duas amostras para cada sistema, LLTO (La0,59Li0,24TiO3 e La0,56Li0,33TiO3) e LTO (moído e não moído). Os pós de nanopartículas de LLTO foram obtidos por moagem de altas energias (MAE) e sinterizados via Spark Plasma Sintering (SPS). Por outro lado, o LTO foi submetido à moagem de altas energias para reduzir o tamanho das partículas e sinterizado pelo método de sinterização convencional. A resposta elétrica de ambos os sistemas (LLTO e LTO) foi estudada, com o diferencial de avaliar as propriedades elétricas em cada caso. Medidas de impedância complexa foram realizadas na faixa de frequência de 1 Hz a 10 MHz e num intervalo de temperatura desde a temperatura ambiente até 270 °C. Três modelos foram usados para o processamento dos dados experimentais, o modelo do circuito equivalente, a lei universal de Jonscher estendida e o método da derivada. Por meio dos três modelos, foi possível obter a condutividade de DC e estudar as contribuições para a condutividade total, do grão e da fronteira de grão do LLTO. Enquanto o LTO foi estudado na faixa de frequência de 1 Hz a 1 MHz, no intervalo de temperatura de 25 °C a 200 °C. O efeito da moagem sobre a condutividade iônica foi verificado no sistema LTO. A condutividade intrínseca do LLTO (x = 0,08) foi da ordem de 10-5 a 10-3 S/cm na faixa de temperatura estudada. Para o LTO a condutividade iônica intrínseca foi da ordem de 10-10 a 10-7 S/cm. Além disso, a equação de Arrhenius permitiu determinar a energia de ativação total (Ea) de cada contribuição tanto do LLTO, quanto do LTO. Para La0,59Li0,24TiO3, valores de Ea de 0,394, 0,393 e 0,208 eV foram obtidos para o volume total, fronteira de grão e grão, respectivamente. Indicando que para o sistema LLTO o mecanismo condutivo é determinado pela mobilidade de íons Li+. Para o LTO sem e com moagem foram obtidos energia de ativação da amostra total de aproximadamente de 0,69 e 0,687 eV, respectivamente. Estes valores estão associados a um mecanismo de condução por vacantes de oxigênio simplesmente ionizado.

Este trabalho teve por objetivo estudar a redução por hidrogênio de sínteres produzidos com coque e carvão vegetal. Para isso, foram realizadas sinterizações utilizando 3 tipos de sinter feeds hematíticos. Os sinter feeds foram caracterizados através de análise granulométrica, análise química, difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Os primeiros ensaios de sinterização visaram a produção de sínter de retorno para as sinterizações posteriores. Misturas adicionando o sinter feed resíduo do processo de pelotização de minérios (SFRP) foram sinterizadas para avaliar o efeito da adição deste subproduto no processo de sinterização. Um teste foi realizado para verificar o efeito da redução de finos presentes no sínter de retorno no processo de sinterização. Foram realizados 6 ensaios de sinterização substituindo o coque por carvão vegetal como combustível do processo. As substituições foram de 0%, 8%, 16%, 25%, 50% e 100%. As amostras com substituições de 0%, 50% e 100% foram reduzidas em termobalança, durante 6 horas, em temperatura de 1000°C, utilizando uma mistura de gases contendo Argônio 10% Hidrogênio. As amostras que apresentaram a melhor e a pior redutibilidade foram estudadas através de cálculos cinéticos, a fim de determinar os mecanismos de reação envolvidos durante a redução dos óxidos. A etapa de caracterização microscópica dos sínteres e reduzidos foi realizada de modo que tornou possível comparar a amostra de sínter antes e após o processo de redução. Os resultados mostraram que, para as misturas produzidas, o sínter fabricado com carvão vegetal diminuiu os índices de produção da sinterização e de resistência do sínter. Contudo, o sínter produzido utilizando somente carvão vegetal como combustível, apresentou maior redutibilidade. Os cálculos cinéticos indicaram, tanto para o sínter produzido com carvão vegetal quanto para o sínter produzido com coque, que o mecanismo controlador nos primeiros instantes (entre 50 e 55 minutos) é a reação química. No sínter produzido com carvão vegetal, o mecânismo muda para o controle misto. No sínter produzido com coque, o mecânismo muda para a difusão. Ensaios interrompendo o tempo de redução em 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min), foram realizados com a amostra de sínter produzido com 8% de carvão vegetal. Nesta etapa, foi possível identificar os fenômenos de nucleação e crescimento da fase de ferro metálico sobre a estrutura do sínter. / This work aimed to study the sinter reduction by hydrogen produced with charcoal and coke breeze. Three kinds of hematitic sinter feeds were used. The materials were characterized by particle size analysis, chemical analysis, X-ray diffraction optical and scanning electron microscopy. The inicial sintering tests aimed to produce return fines for subsequent sintering. Mixtures adding the sinter feed residue from the pellets process were sintered to evaluate the addition effect of this product in the process of sintering. A test was conducted to verify the effect of elimination of fines present in the sinter return sintering process. Six sintering tests were conducted replacing coke breeze by charcoal as process fuel. The replacements were 0%, 8%, 16%, 25%, 50% and 100%. The samples with substitutions of 0%, 50% e 100% were reduced in thermobalance for 6 hours at a temperature of 1000°C using a blend of gases containing Argon 10% Hydrogen. The samples which presented the best and the worst reducibility were studied through kinect calculations to determine the reaction mechanisms involved during the reduction of oxide. The step of microscopic characterization of reduced sinters was carried out in a way that made possible to compare the sinter sample before and after the process of reduction. The results showed the sinter made with charcoal decrease the sinter rates of production and resistance. However, the sinter made using only charcoal as fuel presented better reducibility. The kinect calculation denotes both for the sinter made with charcoal and sinter made with coke breeze the controlling mechanism in the initial stages (between 50 and 55 minutes) is the chemical reaction. For the sinter produced with charcoal the controlling mechanism switches for mixed control. The sinter produced with coke breeze, the mechanism switches for diffusion. Tests interrupting the reduction time for 40min, 80min e 120min (40min + 40min + 40min) were produced with sinter sample produced with 8% with charcoal. At this stage it was possible to identify the phenomena of nucleation and growth phase of metallic iron on the sinter structure.