Neste trabalho estudou-se a influência da adição do SrO no comportamento varistor do TiO2. As concentrações utilizadas de SrO foram: 0,50, 1,00, 1,50 e 2,00 mol %. O processamento empregado foi o método convencional de mistura de óxidos, onde os reagentes foram submetidos ao moinho de bolas para homogeneização, utilizando PVA como agente plastificante. A sinterização, em forno convencional ocorreu nas temperaturas de 1200, 1300 e 1400oC durante 1 h com taxa de aquecimento e resfriamento de 5oC=min. Pelas imagens de MEV foi possível observar a evolução microestrutural das amostras com o aumento da temperatura de sinterização. Relacionando análises de MEV, densidade e dilatometria, foi possível se chegar a uma temperatura de sinterização considerada ideal para aplicação em sistemas varistores de 1400oC. Nas micrografias das amostras sinterizadas a 1400oC foi possível observar uma microestrutura com características morfológicas adequadas para varistores. Juntamente com a análise de EDS, acoplada ao MEV e mapeamento de raios X, identificou-se a presença de Sr na região do contorno de grão das amostras contendo 0,50 e 1,00 mol %, sendo que com a concentração de 1,00 mol % o Sr mostrou-se distribuído de maneira mais uniforme na região do contorno de grão. Para concentrações superiores a 1,00 mol %, ocorre a precipitação do Sr além do contorno de grão, a análise de EDS e mapeamento de raios X aponta além do Sr o O, indicando a formação de SrTiO3. As medidas elétricas em corrente contínua realizadas em temperatura ambiente apontam um melhor coeficiente não linear de 5,50 para composição contendo 1,00 mol % de SrO. Para o modelamento da barreira de potencial tipo Schottky foram realizadas medidas em CC (25 - 200oC), onde encontrou-se uma melhor relação altura/largura de barreira para a composição contendo 1,00 mol % de SrO, sendo proposto um modelo de barreira de potencial. Com as medidas em corrente alternada, foi possível identificar e mensurar a contribuição do grão e do contorno de grão. Também foi realizado tratamento em atmosfera oxidante, onde foi possível obter uma considerável melhora nas propriedades varistoras, a = 8,54, com a adsorção de O2 no contorno de grão. / In this work the influence of SrO in Varistor behavior of TiO2 is assessed. The used concentrations were SrO: 0.50, 1.00, 1.50 and 2.00 mol %. The applied process used conventional method of mixing oxides, where the reactants were subjected to a ball mill for homogenization using PVA as a plasticizer. The sintering was performed in conventional oven temperatures at the temperatures of 1200, 1300 and 1400oC for 1 h with heating and cooling rate of 5oC=min. From the SEM images, it is possible to identify the microstructural evolution of samples while the sintering temperature increases. Using SEM analysis, density and dilatometry, it is possible to obtain the optimal sintering temperature applied for varistors of 1400oC. In micrographs of the sintered samples at 1400oC it is identified a microstructure with suitable morphological characteristics for varistors. By the EDS analysis coupled to SEM X-ray mapping, is identified the presence of Sr in the grain boundary region samples containing 0.50 and 1.00 mol %, and the concentration of 1.00 mol % Sr appears to be more evenly distributed in the grain boundary region For concentrations higher than 1.00 mol %, the precipitation of Sr occurs beyond the grain boundaries, and the analysis of EDS X-ray mapping show points beyond Sr and O, indicating the formation of SrTiO3. The electrical measurements in DC held at room temperature showed an optical non linear coefficient of 5.50 for the composition containing 1.00 mol % of SrO. For the potential barrier modeling type Schottky, measures were carried out in DC (25 - 200oC) where a better height/width barrier was found with the composition containing 1.00 mol % of SrO, being proposed a potential barrier model. In alternating current measurements, it was possible to identify and evaluate the grain and grain boundary contribution. It was also performed treatment in an oxidizing atmosphere, where it was possible to obtain a considerable improvement in the varistor properties, a = 8.54, with adsorption of O2 in the grain boundary.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sistemático dos mecanismos de difusão responsáveis pelo switching de resistência em memórias resistivas. Essas memórias possuem estrutura semelhante a de um capacitor, a qual sofre uma transição de resistência induzida pela aplicação de um campo elétrico. A transição é provocada pela formação de filamentos condutivos no interior da matriz semicondutora. Os filamentos podem ser constituídos por metal originado de um dos eletrodos (ECM) ou por regiões do óxido deficientes em oxigênio (VCM), geradas pela difusão de vacâncias de oxigênio. Dispositivos de TiO2 foram construídos e sua resposta elétrica foi adquirida através de medidas elétricas do tipo I-V para diferentes metais de eletrodo. Técnicas de análise por feixe de íons, como retroespalhamento Rutherford por micro-feixe e perfilometria com reação nuclear ressonante, foram usadas para detalhamento dos processos de difusão. Constatou-se uma dependência do comportamento elétrico em função do método de deposição da camada semicondutora, sua espessura e os parâmetros da medida de tensão. No caso do filamento ser composto por átomos de metal, espectros de micro-RBS foram adquiridos para identificar a sua estrutura no interior do óxido. Ainda, observaram-se bolhas na superfície do eletrodo superior dos dispositivos com difusão de vacâncias de oxigênio após o tratamento elétrico. Nesse mesmo contexto, foi medida a difusividade e energia de ativação da difusão de oxigênio em filmes finos de TiOy. / In this work we developed a systematic study of diffusion mechanisms which are responsible for resistance switching in resistive memories. The structure of these memories is similar to a capacitor which suffers resistance transition induced by electrical field. The transition is caused by the formation of conductive filaments inside the semiconductor matrix. The filaments may be constituted by metal from one of the electrodes (ECM) or by oxygen deficient areas (VCM), generated from oxygen vacancies diffusion. Devices of TiO2 have been built and its electrical response was acquired through electrical measurements (I-V) for different electrode metals. Ion beam techniques such as micro-probe Rutherford Backscattering and Nuclear Reaction Profiling were used to detail the diffusion processes. It was observed a dependence in the electrical behaviour with the semiconductor layer deposition method, its thickness and bias measurement parameters. In the case which filaments are composed by metal atoms, measurements of micro-RBS were performed to identify its structure inside the oxide. Also, bubbles have been observed over the surface of top electrode in devices with oxygen vacancies diffusion after the electrical treatment. In this context, it was measured diffusivity and activation energy for oxygen diffusion in thin TiOy films.

Esta tese apresenta um estudo original das propriedades estruturais e eletrônicas dos nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) por meio de complexos de titânio e a possibilidade de adsorção e redução do cromo hexavalente Cr (VI) utilizando a teoria da densidade funcional. Cr (VI) é um dos principais poluentes ambientais, sua remoção apresenta várias dificuldades, e resulta em poluição ambiental, causando problemas de saúde. A adsorção de Cr (VI) foi investigada a partir das moléculas de cromato e dicromato no semicondutor NTCPS funcionalizado com complexos de TiO2, TiO4H4 e Ti2O6H4. Os resultados sugerem que os NTCPS funcionalizados são grandes candidatos à adsorção de Cr (VI). Além disso, as estruturas de banda eletrônica mudaram na região próxima à energia de Fermi das bandas de valência e de condução para os NTCPS pristino e funcionalizados com sistemas de cromo. Após adsorção de Cr (VI) nos sistemas, observa-se a formação de moléculas com menor toxicidade e atividade carcinogênica o que não ocorreu sem a presença dos nanotubos. / This thesis presents an original study of the structural and electronic properties of doped single-walled carbon nanotubes (SWCNT) through titanium complexes and the possibility of adsorption and reduction of hexavalent chromium Cr(VI) using density functional theory. Cr(VI) is one of the major environment pollutants, its removal presents several difficulties, and it results in industrial pollution, causing health problems. The adsorption of Cr(VI) was investigated from the chromate and dichromate molecules in semiconductor SWCNT functionalized with TiO2, TiO4H4 and Ti2O6H4 complexes. The results suggest that the functionalized SWCNT are great candidates to adsorb Cr(VI). In addition, the electronic band structures changed in the region near the Fermi energy of the valence and conduction bands for the pristine and functionalized SWCNT with chromium systems. After adsorption of Cr(VI) in the systems, the formation of molecules with less toxicity and carcinogenic activity is observed, which did not occur without the presence of the nanotubes.nanotubes.

O titânio comercialmente puro (Ti-Cp) e suas ligas destacam-se como biomateriais metálicos devido a sua biocompatibilidade sendo amplamente utilizados. Buscando aprimorar o sucesso clínico dos implantes de Ti-Cp em longo prazo, é necessário revestir a sua superfície, proporcionando uma eficiente ancoragem mecânica do implante com o tecido ósseo. Dentre os diversos revestimentos superficiais destacam-se os revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos à base de precursores alcóxidos de silício, obtidos via processo sol-gel. Para que ocorra uma satisfatória adesão do revestimento no substrato, precisa-se levar em consideração a natureza e a preparação da superfície metálica antes da aplicação deste revestimento. Na etapa inicial do trabalho, pré-tratamentos superficiais foram propostos previamente à aplicação dos revestimentos buscando aumentar a aderência entre o titânio e este revestimento híbrido. Utilizou-se três diferentes pré-tratamentos na superfície do Ti-Cp: o "piranha" (ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio), o "kroll" (ácido fluorídrico, ácido nítrico e água) e o "hidróxido de sódio". Em sequência, aplicou-se por processo de dip-coating sobre as superfícies tratadas, um revestimento híbrido produzido a partir dos precursores alcóxidos de silício tetraetoxisilano (TEOS) e metiltrietoxisilano (MTES), obtido pelo processo de sol-gel. Em uma segunda etapa, sobre a superfície do Ti-Cp com o pré-tratamento superficial que proporcionou uma maior aderência do revestimento híbrido ao titânio, aplicou-se por dip-coating, um revestimento híbrido à base de precursores alcóxidos de silício TEOS e MTES com adição de partículas de hidroxiapatita buscando aprimorar a diferenciação celular sobre o revestimento híbrido. O pré-tratamento com o hidróxido de sódio promove o melhor resultado dentre os pré-tratamentos, pois o revestimento híbrido aplicado posteriormente apresenta recobrimento regular e adesão ao substrato de Ti-Cp. Os resultados morfológicos por MEV-FEG mostraram um revestimento híbrido com boa dispersão da hidroxiapatita e um recobrimento regular e adesão ao substrato de Ti-Cp. Nos resultados biológicos Ti-Cp revestido com TEOS/MTES com a presença de partículas de hidroxiapatita obteve uma adesão celular semelhante ao Ti-Cp sem tratamento. Porém este mesmo revestimento não propiciou a proliferação e diferenciação celular. Os resultados indicaram que a combinação de fatores como a sua superfície hidrofóbica (91°) e a presença da hidroxiapatita no revestimento tornou a superfície desorganizada, acarretando em uma superfície com comportamento desfavorável para o desenvolvimento das células-tronco mesenquimais. / Commercially pure titanium (cp-Ti) and its alloys stand out among the metallic materials due to their biocompatibility being widely used in biomaterials. In order to improve the clinical success of cp-Ti implants in the long term, it is necessary to coat the surface, providing an efficient mechanical anchoring of the implant with the bone tissue. Among the various surface coatings are the hybrid coatings based on silicon alkoxide precursors, obtained by the sol-gel process, however, considering the nature and the preparation of the metal surface prior to the application of this coating. In the initial stage of the work, surface pre-treatments were proposed prior to the application of the coatings seeking to increase the adhesion between the titanium and this hybrid coating. Three different pretreatments were used on the cp-Ti surface: "piranha" (sulfuric acid and hydrogen peroxide), "kroll "(hydrofluoric acid, nitric acid and water) and "sodium hydroxide". Subsequently, a hybrid coating produced by the tetraethoxysilane silicon (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES) precursors obtained by the sol-gel process was applied by the dip-coating process onto the treated surfaces. In a second step, on the surface of the cp-Ti with the surface pretreatment that gave a greater adhesion of the hybrid coating to the titanium, dip-coating, a hybrid coating based on precursors silicon alkoxides TEOS and MTES with the addition of hydroxyapatite particles to enhance cell differentiation on the hybrid coating. Pretreatment with sodium hydroxide promotes the best result among the pre-treatments, since the hybrid coating applied afterwards presents regular coating and adhesion to the cp-Ti substrate. The morphological results by SEM-FEG showed a hybrid coating with good dispersion of the hydroxyapatite and a regular coating and adhesion to the cp-Ti substrate. In the biological results Ti-Cp coated with TEOS / MTES with the presence of hydroxyapatite particles obtained a cell adhesion similar to Ti-Cp without treatment. However, this same coating did not promote cell proliferation and differentiation. The results indicated that the combination of factors such as its hydrophobic surface (91°) and the presence of the hydroxyapatite encapsulated in the coating rendering the surface disorganized led to a surface with unfavorable behavior for the development of mesenchymal stem cells.

Os avanços da moldagem de pós por injeção – MPI – associados às excelentes propriedades da liga NiTi abrem novas possibilidades em diferentes áreas da engenharia. A MPI é um processo de fabricação que facilita a elaboração de diversos componentes, podendo-se obter peças de geometrias complexas a um menor custo. O NiTi ou Nitinol® é uma liga que pertence ao grupo dos chamados materiais inteligentes, por ter propriedades como memória de forma e superelasticidade, além disso, essa liga é um material biotolerante por ter titânio na sua composição. O objetivo deste trabalho é estabelecer os parâmetros para a produção de Nitinol® pelo processo MPI visando à confecção de implantes de fixação óssea. Assim, com o objetivo de melhorar o desempenho do processo MPI, este estudo utiliza diferentes cargas injetáveis (feedstock), modificando quantidades de pó na carga injetável e também modificando cada um dos componentes do ligante (binder), de modo a determinar aquela que permite a melhor extração do polímero, corrigindo assim uma das principais fontes de contaminação. A extração química e térmica do ligante é uma etapa também estudada na pesquisa, nessa etapa é analisada a influência da morfologia dos pós na contaminação final das amostras, já que a quantidade de polímero restante após a extração do ligante reagirá diretamente com a matéria prima (Ni – Ti). São estabelecidos ciclos de temperatura para a sinterização da liga. / Advances in Powder Injection Molding (PIM), allied to the great properties of NiTi alloy, offer new possibilities on different areas of engineering. MIP is a process that makes the factory of many compounds easier, allowing to make pieces with complex geometry in minor cost. NiTi or Nitinol® is an alloy that belongs to the “smart materials”, because it has properties as shape memory and superelasticity. Besides, this alloy has good biotollerance because of the titanium. This research means to establish parameters to the production of Nitinol® by PIM process, for bone implants. Therefore, to improve the PIM process, this study applies different feedstock, changing amounts of powder of the injection and also changing each of the components of the binder, in order to determine which one allows the best extraction of the polymer correcting one of prime sources of contamination. Chemical and thermal extraction of the binder was also studied on this research, analyzing the influence of the morphology of the powder on the final contamination of the samples, since the polymer that was left after the binder extraction will react directly with the prime material (Ni-Ti). Temperature cycles are established to the sintering of the alloy.

O objetivo deste trabalho é fabricar próteses cranianas personalizados de baixo custo, em chapa de titânio puro. A fabricação antecipada do implante de acordo com as características do paciente permite ao cirurgião estudar e planejar a cirurgia com maiores possibilidades de atingir o resultado esperado, a personalização contribui para o resultado estético e funcional do implante, já que considera a anatomia de cada paciente, o custo baixo permite que um maior número de pessoas possam ser beneficiadas. Os experimentos práticos iniciam-se com aquisição de imagens tomográficas computadorizadas de um crânio defeituoso, reconstruiu-se digitalmente em CAD o crânio com defeito e também a reparadora (implante). A fabricação do implante em chapa de titânio puro grau 2 foi realizada por estampagem incremental, processo de baixo custo e que permite a fabricação customizada de peças. Foram comparadas as dimensões entre o modelo CAD e o modelo físico do implante. A partir da imagem tomográfica também foi gerado o modelo CAD do crânio fraturado e foi feita a usinagem do mesmo em madeira para a realização do teste funcional do implante onde foi comprovada a funcionalidade do mesmo, indicando a eficiência dos recursos e parâmetros utilizados. A ferramenta utilizada para a estampagem incremental foi fabricada em aço SAE 4340 com ponta intercambiável de titânio puro e o lubrificante utilizado no processo foi a base de gordura animal para evitar a contaminação da prótese. Foi feito o tratamento térmico de alivio de tensões na prótese estampada para manter as dimensões geométricas após o corte da prótese, melhoria na rugosidade superficial e biocompatibilidade do titânio. Após o tratamento térmico foram feitas análises na rugosidade e teste de molhabilidade no implante, onde os resultados mostraram que a prótese tratada termicamente muda as características biomecânicas. Para analise da geometria do implante foi feito uma varredura por escâner e comparação com o modelo CAD da prótese. / The work main objective is manufacture custom cranial implants with low cost, in titanium pure sheet. The prior implant fabrication according with the characteristics of the patient allow surgeon to study and planning surgeries with greater possibilities to achieve expected results. The customization helps for esthetic and functional results of implant, because regards the anatomy of each patient, the low cost allow the most people receive benefits. Practical experiments began with acquisition of computed tomographic images of a defective cranium, rebuilt the implant and this cranium in CAD images. Implant manufacture in titanium sheet pure grade 2, was performed with incremental forming, this process have low cost and enables to produce custom pieces. The implant dimensions been compared between the CAD Model and Physic Model. Starting with the tomographic image was generate the CAD Model of fractured cranium, and was make a machining the same in wood for realization of functional implant test, which was confirmed the same functionality, indicating resource efficiency and the parameters used. The tool used for sheet forming been manufactured in SAE 4340 steel with interchangeable point of pure titanium, and the lubricant used in the process has been the basis animal grease to avoid the implant contamination. Heat treatment was done to reduce the relief of stresses at the implant formed to maintain the geometric dimensions after the implant cut, superficial roughness better and titanium biocompatibility. After heat treatment, the average roughness analyzes performed and wettability test in the implant, witch results shows the treated prosthesis changes the biomechanical characteristics. For analysis of the implant geometry, was used a scanner and compared with the CAD model of the prosthesis.

O NiTi é uma liga equiatômica de níquel-titânio amplamente utilizada como biomaterial devido às suas propriedades de memória de forma e superelasticidade. Vários estudos de tratamento superficial da liga NiTi têm sido desenvolvidos, visando melhorar a resistência à corrosão, e bloquear a saída do Ni para os tecidos adjacentes. O óxido de titânio (TiO2) pode ser formado na superfície do NiTi, durante o processo de tratamento térmico de memória de forma. A espessura da camada do óxido formado depende do tempo e da temperatura aplicada no tratamento térmico, e esta camada pode ser eficiente protegendo e melhorando a biocompatibilidade do material de base sem a utilização de outros tratamentos superficiais. Neste trabalho avaliou-se o efeito do tempo e da temperatura do tratamento térmico, no crescimento da camada de óxido, nas temperaturas utilizadas no processo de tratamento térmico para dar forma (530 e 570 °C) à liga de NiTi com memória de forma. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter morfologias e características distintas para as camadas de TiO2, controlando os parâmetros tempo e temperatura, do processo de memória de forma. Outra questão importante na avaliação de superfícies para aplicação biomédica é a utilização de métodos e parâmetros adequados permitam a caracterização em condições que representem as situações mais próximas daquelas apresentadas pelo fluido corpóreo. No entanto, diferentes autores utilizam eletrólitos distintos para simular o fluído corpóreo em ensaios de caracterização eletroquímica, o que dificulta a correlação dos resultados encontrados nos artigos. No presente trabalho avaliou-se o comportamento eletroquímico de NiTi polido em diferentes soluções, utilizadas na literatura para simular o fluído corpóreo: solução de Hanks, solução de Hanks com sal balanceado (HBSS), solução salina de fluído corpóreo (SBF), solução de Ringer e solução de NaCl 0,9%. O comportamento eletroquímico do NiTi foi avaliado por ensaios de monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e voltametria cíclica. Os resultados obtidos demonstraram que a liga de NiTi apresenta o mesmo mecanismo de corrosão (corrosão por pitting) em todas as soluções estudadas. No entanto, o potencial de corrosão desenvolvido em cada eletrólito foi diferente, sendo que a liga de NiTi apresentou comportamento mais ativo na solução HBSS. / NiTi is an equiatomic nickel-titanium alloy widely used as biomaterials because of their shape memory and superelasticity properties. Several studies regarding superficial treatments of NiTi alloy have been developed, aiming to improve corrosion resistance, and to block Ni release to adjacent tissues. Titanium oxide (TiO2) can be formed on NiTi surface, during heat treatment of shape memory process. TiO2 is largely studied because its increase corrosion resistance of the alloy. Thickness of oxide layer depends on the temperature that is applied and on the duration of the heat treatment, and this TiO2 layer can be efficient in protecting and improving biocompatibility of the bulk metal without another superficial treatment. In this work it was evaluated the heat treatments duration effects in the oxide growth on the NiTi surface, at the main used temperatures used in the shape process (530 and 570 °C) of shape memory NiTi alloy. Obtained results showed it is possible to obtain distinct morphologies and characteristics of the TiO2 layer by controlling shape memory parameters, as time and temperature. Another important issue in evaluation of surfaces for biomedical application is the use of appropriated parameters and methods that allows the characterization under conditions that represent the environment more similar to body fluid. However, different authors employ distinct electrolytes in electrochemical characterization tests, which makes difficult the correlation between article results. In present work it was evaluated the electrochemical behavior of mechanically polished NiTi in different solutions, used to simulated the body fluid: Hank’s solution, Hank’s balanced salt solution (HBSS), saline body fluid solution (SBF), Ringer’s solution and 0.9% NaCl solution. Electrochemical behavior of NiTi was evaluated by open circuit potential (OCP) monitoring and cyclic voltammetry tests. Obtained results demonstrated that NiTi alloy presents the same corrosion mechanism (pitting corrosion) in all studied solutions. Although, corrosion potential obtained was different in each electrolyte, being the NiTi alloy presented most ative behavior in HBSS solution.

Submitted by Celso Bortolini Júnior null (celsobortjr@gmail.com) on 2016-03-14T21:15:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Celso Bortolini Junior.pdf: 5854950 bytes, checksum: e97a433411ce86089561ffba7119ff02 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-15T13:34:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bortolinijunior_c_me_guara.pdf: 5854950 bytes, checksum: e97a433411ce86089561ffba7119ff02 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T13:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bortolinijunior_c_me_guara.pdf: 5854950 bytes, checksum: e97a433411ce86089561ffba7119ff02 (MD5) Previous issue date: 2016-01-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Titânio e suas ligas são utilizados em implantes biomédicos devido a suas excelentes propriedades de volume, como resistência mecânica. Porém, tais propriedades estão diretamente ligadas à microestrutura, que por sua vez depende do processamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a microestrutura e a evolução da recristalização da liga Ti30Ta deformada a frio, após tratamento térmico. Os lingotes da liga Ti30Ta foram obtidos em um forno de fusão a arco voltaico. A liga foi tratada em um forno tubular sob vácuo a 950ºC por 24 horas para garantir a homogeneidade química e então foi forjada a frio em barras de 10 mm de diâmetro. As amostras foram solubilizadas a 900ºC por 2 horas e temperadas em água. Discos de 3 mm de espessura foram usados para análise. Para a avaliação da recristalização, foi realizado um tratamento térmico a 750ºC, 800ºC e 850ºC por 12 horas seguido de têmpera em água. A morfologia, composição e estrutura foram investigadas usando microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e difração de raios X. As análises de microscopia e difração de raios X indicaram a presença apenas da fase martensítica α'' na amostra solubilizada e a presença das fases α'' e α' nas amostras recristalizadas. Os ensaios mecânicos mostraram que houve uma melhoria nas propriedades mecânicas após a recristalização, sendo a temperatura de 750° que teve maior influência, porém houve também um incremento no módulo de elasticidade, o que é indesejado. / Titanium and its alloys have been used in biomedical devices due their excellent bulk properties, such as mechanical strength. However, these properties are very sensitive of microstructures which depend of the processing. The purpose of this study was to evaluate the microstructure and evolution of recrystallization of the could-swaged Ti30Ta alloy after heat treatment. Ingots of Ti30Ta alloy were obtained in arc melting furnace. Alloys were treated at 950° C for 24 hours for chemical homogenization in vacuum tubular furnace and cold worked by swaging into rods with 10 mm in diameter. Samples where then solution treated at 900° C for 2 hours and water quenched. Discs with 10 mm in diameter and 3 mm in thickness were used for analysis. For recrystallization evaluation, heat treatment was carried out at 750º C, 800º C and 850º C for 12 hours followed by water quenching. The morphology, composition and structure were investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and XRD (X-rays Diffraction Analysis). The microscopy and XRD analysis indicate the presence of the martensitic phase α'' for the solution treated sample and the presence of both α'' and α' phases for the recrystallized samples. Mechanical tests shows an increase in the mechanical strength to all the samples after recrystallization, with the temperature of 750° being the most impacting, however, it led an unwanted increase to the elastic modulus.

Submitted by Nágila El Chamy Maluf null (necmaluf@gmail.com) on 2016-05-02T14:49:56Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoFinal_Nagila.pdf: 8656463 bytes, checksum: 1fd421b542512d5ede4459a0c5b37110 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-04T14:57:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maluf_nec_me_bauru.pdf: 8656463 bytes, checksum: 1fd421b542512d5ede4459a0c5b37110 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-04T14:57:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maluf_nec_me_bauru.pdf: 8656463 bytes, checksum: 1fd421b542512d5ede4459a0c5b37110 (MD5) Previous issue date: 2016-04-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio com estrutura do tipo anatase, tem se mostrado uma alternativa promissora para a remediação de sistemas aquáticos contaminados. Com o intuito de aumentar a eficiência do fotocatalisador, estudos científicos têm reportado a heterojunção deste óxido com estruturas do tipo hematita do óxido de ferro, α-Fe2O3. Neste estudo, foi investigada a síntese de nanoestruturas de TiO2 puro, α-Fe2O3 pura e heteroestruturas de TiO2/α-Fe2O3 em diferentes proporções dos óxidos a fim de testá-los como fotocatalisadores na degradação de um corante com elevada toxicidade, a Rodamina B. Os materiais foram sintetizados por rotas híbridas, utilizando o Metódo do Peróxido Oxidante com posterior tratamento hidrotérmico, totalizando a produção de 8 amostras. Foram empregadas três rotas de síntese: a rota (a) foi responsável pela síntese de TiO2 puro variando-se o pH do meio reacional na etapa de tratamento hidrotérmico, a rota (b) foi utilizada para a preparação de α-Fe2O3 pura e a rota (c) foi empregada na produção das heteroestruturas de TiO2/α-Fe2O3 nas concentrações de 0,1, 0,5, 1,0 e 5,0% p/p de hematita. As amostras foram caracterizadas quanto a sua estrutura, microestrutura e propriedades superficiais com o auxílio das técnicas de DRX, FT-Raman, método de BET, MEV/FEG, MET, TG e FT-IR. A análise dos resultados de caracterização estrutural mostrou que a rota (a) é eficiente para a síntese de TiO2 anatase quando realizada em meio básico, produzindo uma mistura de fases anatase/rutilo quando procedida em meio ácido. Sendo assim, na rota (c) foi utilizado o meio sintético básico para a síntese de TiO2 anatase e hematita. Em resumo, foi produzida pela rota (a) em meio básico a amostra HTTI1, que degradou a molécula de RhB em 95,0% e os materiais HTTI2 e HTTI3, produzidos em meio ácido, os quais degradaram a solução do corante em 70,9 e 24,4%, respectivamente, em 90 minutos de ensaio fotocatalítico, o que evidencia a importância em se obter nanomateriais com estrutura anatase do TiO2. Com o estudo da atividade fotocatalítica dos materiais produzidos, notou-se que alguns dos semicondutores apresentavam elevada taxa de adsorção no decorrer do processo. Devido a isso, a cinética de adsorção de RhB pelos materiais produzidos foi também estudada no período de 14 horas, cujos resultados mostraram que o óxido de ferro com estrutura hematita é um excelente adsorvente para o corante. Os resultados dos ensaios fotocatalíticos e de adsorção de RhB evidenciaram, principalmente, a elevada eficiência do TiO2 anatase como fotocatalisador e, em contrapartida, a elevada capacidade da hematita em adsorver as moléculas do corante. As heteroestruturas produzidas apresentaram o efeito de reduzir a eficiência na fotodegradação da RhB em relação a amostra HTTI1 com o aumento da concentração do óxido de ferro, porém as mesmas heterojunções se mostraram favoráveis para as propriedades adsortivas dos compostos quanto maior a concentração de α-Fe2O3. / The heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide with anatase type structure, has proved to be a promising alternative for the remediation of contaminated aquatic systems. In order to increase the efficiency of this photocatalyst, scientific studies have reported the heterojunction of this oxide with hematite structures of iron oxide, α-Fe2O3. In this study, it was investigated the synthesis of pure TiO2 nanostructures, pure α-Fe2O3 and TiO2/α-Fe2O3 heterostructures in different proportions in order to test them as photocatalysts in the degradation of a dye having high toxicity, the Rhodamine B. The materials were synthesized by hybrid routes, using the Oxidant Peroxo Method with subsequent hydrothermal treatment, producing a total of 8 samples. Three synthesis routes were employed: the route (a) was responsible for the pure TiO2 synthesis by varying the pH of the reaction medium in the hydrothermal treatment step, route (b) was used for the preparation of pure α-Fe2O3 and route (c) was employed in the production of TiO2/α-Fe2O3 heterostructures in concentrations of 0.1, 0.5, 1.0 and 5.0% w/w of hematite. The samples were characterized as their structure, microstructure and surface properties with XRD, FT-Raman, BET method, SEM/FEG, TEM, TG and FT-IR techniques. The results of the structural characterization showed that route (a) is effective for the synthesis of anatase TiO2 when carried out in basic medium, producing a mixture of phases anatase/rutile when performed in an acid medium. Thus, in route (c) it was used the basic synthetic medium for the synthesis of anatase TiO2 and hematite. In summary, it was produced by route (a) in a basic medium the HTTI1 sample, that degraded RhB molecule in 95.0%, HTTI2 and HTTI3 materials, produced in acid medium, which degraded dye solution in 70.9 and 24.4%, respectively, in 90 minutes of the photocatalytic test, which highlights the importance of obtaining nanomaterials with anatase TiO2 structure. With the study of the photocatalytic activity of the materials, it was noted that some of the semiconductor had high adsorption rate during the process. Because of this, the RhB adsorption kinetics by the materials produced was also studied within 14 hours. The results showed that the iron oxide with hematite structure is an excellent adsorbent for the dye. Especially, the results of the photocatalytic tests and RhB adsorption showed high efficiency of anatase TiO2 as a photocatalyst and, conversely, high capacity of hematite to adsorb dye molecules. The heterostructures produced had the effect of reducing the efficiency in photodegradation of RhB comparing with HTTI1 sample with increasing concentration of iron oxide, however the same heterojunctions demonstrated favorable for adsorptive properties of the compounds the greater the concentration of α-Fe2O3.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-08Bitstream added on 2014-06-13T19:53:24Z : No. of bitstreams: 1 pipi_arf_me_ilha.pdf: 5601014 bytes, checksum: e6e8165f62f904c9ebc3d807bad047c8 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho apresenta a preparação e caracterização de uma sílica micelar template modificada com Ti(IV), e posterior reação em H3PO4. O produto formado, chamado de SMT-2, foi caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de Raios X (DRX), análise de área superficial e porosidade. Este material não adsorveu metais e sim compostos fenotiazínicos. Uma caracterização dos compostos fenotiazínicos nas cavidades da SMT-2 foi realizada empregando técnicas de FTIR, termogravimetria e voltametrica cíclica. O voltamograma cíclico do eletrodo de pasta de grafite modificado apresentou dois pares redox com potencial padrão (E0’), onde E0’ = (Epa+Epc)/2, 0,09 V para o pico I e 0,42 V para o pico II (v=50 mV s-1; solução tampão Britton-robinson; pH 2) versus Ag/AgCl que foi atribuído ao monômero e dímero do azul de orto toluidina nas cavidades da SMT-2, estes resultados foram análogos ao azul de metileno e azure A. Em uma segunda etapa, preparou-se óxido de titânio seguindo uma nova metodologia de síntese. Por analogia a SMT-2, o material preparado foi modificado com H3PO4, que foi descrito como TiP, e contrariamente ao SMT-2, o material apresentou capacidade de adsorver íons metálicos (Co2+, Cu2+, Ni2+). Após a caracterização do TiP pelas técnicas supracitadas, efetuaram-se os estudos de adsorção de íons de Co2+, Cu2+ e Ni2+ em meio aquoso, etanol/água (42%) e etanol (99%) onde se determinou para estes metais os respectivos tempos de equilíbrio de sorção. Após a determinação do tempo de equilíbrio para a adsorção dos íons metálicos em cada sistema, determinou-se a capacidade específica de sorção (NfMax) através de isotermas de sorção. Para o Co2+, os valores de Nf foram: em meio aquoso (4,95 x 10-4 mol g-1), etanol/água 42% (6,09 x 10-4 mol g-1) e... / This work presents the preparation of a micellar template silica modified with Ti (IV), and subsequent reaction with H3PO4. The product formed, called SMT-2, was characterized by spectroscopy in infrared region (FTIR), X-ray diffraction (XRD), surface area analysis and porosity. This material did not adsorbed metals but adsorbed phenothiazine compounds. A characterization of phenothiazine compounds in the wells of SMT-2 was performed using techniques of FTIR, thermogravimetric analysis and cyclic voltammetry. The cyclic voltammogram of modified graphite paste electrode showed two redox couples with standard potential (E0'), where E0' = (Epa + Epc) / 2, 0.09 to peak I and 0.42 to peak II ( v = 50 mV s-1 BR solution, pH 2) vs. Ag / AgCl which was assigned to the monomer and dimer of ortho toluidine blue into the wells of SMT-2, these results were similar to methylene blue and azure A. In a second step, prepared titanium oxide following a new methodology for synthesis. By analogy of SMT-2, the prepared material was modified with H3PO4, which was abbreviated as TiP, contrary to the SMT-2, the material shows the ability to adsorb metal ions (Co2+, Cu2+, Ni2+). After characterizing the TiP by the techniques described above, were conducted studies of ion adsorption of Co2+, Cu2+ and Ni2+ in water, ethanol/water (42%) and ethanol (99%) which was determined for these metals their equilibrium times sorption. After determining the equilibrium time for adsorption of metal ions in each system, we determined the specific sorption capacity (NfMax) through sorption isotherms. For the Co2+, the values of Nf were in water (4.95 x 10-4 mol g-1), ethanol/water 42% (6.09 x 10-4 mol g-1) and ethanol 99% (3.00 x 10-4 mol g-1), with concentrations of Co2 + ions ranging from 9.03 to 18.63 x 10-4 mol L-1. As for the Cu2 + these values were: in water... (Summary complete electronic access click below)