Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06872.pdf: 4167574 bytes, checksum: 52f6a850bb9e5261861d1ba84fb83a28 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

La nitruration des aciers est un traitement thermochimique très utilisé dans l'aéronautique. Il est connu pour améliorer la tenue en fatigue des composants mécaniques. Il est basé sur la diffusion de l'azote en surface des pièces traitées. Des mécanismes complexes sont alors mis en jeu et provoquent la naissance de contraintes internes et de déformations dites "résiduelles" des pièces traitées. Suivant leur géométrie, les pièces peuvent se déformer de plusieurs millimètres, et être soumises à des contraintes internes de traction-compression importantes. L'objectif de ce travail est de proposer une modélisation multi-physiques du traitement de nitruration permettant de prédire, pour n'importe quelle géométrie de pièce, les contraintes résiduelles et les déformations qu'elles subiront lors du traitement. Ces informations, précieuses aux ingénieurs, permettront de mieux maîtriser, et donc d'optimiser les processus de dimensionnement et de fabrication des pièces nitrurées. / Nitriding of steel is a thermo-chemical treatment well known to improve the mechanical properties of the material. It is based on the diffusion of nitrogen into the surface of treated parts. Complex phenomena are then involved and generate residual stresses and distortions. Depending on their geometry, parts can be distorted up to several millimeters and be subject to significant internal tensile-compression stresses. The aim of this work is to provide a multi-physical model of the nitriding in order to predict, for any part geometry, their residual stresses and distortions after treatment. These informations, precious for engineers, will allow to optimize the design and the manufacturing processes of nitrided parts.

We studied epitaxial layers of Gallium Manganese Arsenide by various x-ray scattering methods. Since the positions of the Mn dopant in the a host GaAs lattice are crucial for magnetic properties of this material, we focused mainly on a development of the laboratory diffraction method capable to identify Mn in particular crystallographic positions. From the measured diffracted intensity distributed along Crystal Truncation Rods, it is possible deduce the density of Mn interstitials in two non-equivalent crystallographic positions. It is possible to decrease the interstitial Mn density by annealing. We demonstrated our method on severally annealed epitaxial layer. The depth profile of interstitial density was determined after each annealing. The annealing process was simulated by the solving of the Drift- Diffusion equations. From the comparison with the experimentally determined interstitial densities, we estimated the diffusivity of Mn interstitials in the GaAs lattice. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

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[pt] A soldagem é um processo de união de materiais que possui grande aplicação em diversos setores da indústria, como automotiva, óleo e gás, nuclear, naval, dentre outros. Dentre os fatores responsáveis pelo comprometimento da vida útil pós-soldagem de componentes mecânicos e estruturais se destacam as tensões residuais, cuja análise qualitativa e quantitativa é de extrema importância no projeto, na garantia da qualidade e prevenção de falhas de estruturas soldadas. No presente trabalho aplicou-se uma metodologia composta por análise numérica e experimental, que se complementaram. Chapas do aço AISI 1020 foram soldadas pelo processo Metal Active Gas (MAG), em um único passe. Os experimentos foram conduzidos com duas velocidades, visando avaliar a influência deste parâmetro sobre o nível das tensões residuais geradas. Na sequência, as tensões residuais foram analisadas por difração de raios-X. Simultaneamente, procedeu-se a análise numérica das tensões residuais, com o emprego do código comercial de elementos finitos ANSYS, através de um modelo sólido 3D, em análise não linear termo-elastoplástica, utilizando-se a técnica Birth and Death, ativando e desativando os elementos, à medida que o cordão de solda foi depositado. Parâmetros experimentais da soldagem, geometria das amostras, coeficiente de transmissão de calor, propriedades térmicas e mecânicas do material, que variam com a temperatura, foram utilizados como dados de entrada no modelo numérico. Por fim, realizou-se a comparação entre as tensões residuais determinadas experimentalmente por difração de raios-X e as calculadas numericamente pelo método de elementos finitos, observando-se uma boa concordância entre os resultados obtidos pelas duas metodologias. / [en] Welding is a process of joining materials that have wide application in various industry sectors such as automotive, oil and gas, nuclear, naval, among others. Residual Stresses is often a cause of premature failure of critical components. The qualitative and quantitative analysis of residual stresses is extremely important in the design, on quality assurance and prevention of weldment failures. The objective of this study was developing a methodology that includes numerical and experimental analyses that are complementary. AISI 1020 steel samples were butt welded by GMAW process with weld metal in a single pass. Experiments were conducted at different heat source speeds in order to evaluate the influence of this parameter on the level of residual stresses generated. Subsequently, the samples were subjected to measurement of residual stress by diffraction X-ray method. Simultaneously, a numerical analysis of the residual stresses was performed with a commercial finite element software called ANSYS (17.0), and a 3D solid model for a nonlinear thermo-elastic-plastic analysis using the Birth and Death technique, where the elements are enabled and disabled along weld metal deposition. Experimental welding parameters such as geometry of the samples, heat transfer coefficients, thermal and mechanical properties which vary with temperature were used as input data in the numerical model. Finally, there was a comparison between the residual stresses determined experimentally by diffraction of X-rays and computed data by finite element method. A good agreement was observed between the two methods.

A injeção de carvão pulverizado (PCI — pulverized coal injection) nos altos-fornos (AFs) é uma tecnologia utilizada pelas usinas siderúrgicas para aumentar a produtividade e diminuir o consumo de coque no AF. Nas últimas décadas as taxas de injeção de carvão pulverizado aumentaram na maior parte dos AFs. O principal problema associado à utilização de altas taxas de PCI é a geração de char (carvão incombusto) na zona de combustão. Este material percorre um caminho ascendente junto ao fluxo gasoso, podendo acumular-se e assim prejudicar a permeabilidade do AF. A presença, nas amostras sólidas recolhidas do gás de saída do AF, de altos teores de char pode ser o resultado da injeção de um carvão pulverizado com uma combustibilidade inadequada e de uma operação instável do AF. Portanto, conhecer a proporção de char que sai do AF contribuirá na seleção do tipo de carvão utilizado e na otimização da prática de PCI. Análises químicas das amostras de pó do AF revelam, sem distinguir, a presença de materiais carbonosos. A microscopia ótica foi utilizada para estudar estas amostras sólidas, mas apresenta certas limitações. A difração de raios-X (DRX) é uma técnica padrão para caracterizar a estrutura cristalina dos materiais. Ela também pode ser utilizada para quantificar as dimensões dos cristalitos (Lc, La, etc.) dos materiais carbonosos. Uma vez que a estrutura do coque é mais ordenada que a do char, seria possível quantificar a proporção destes materiais nas amostras de pó do AF através da DRX combinada a análises químicas. O objetivo principal deste trabalho foi identificar e quantificar os componentes carbonosos (char e finos de coque) presentes no pó de balão (PB) do AF, por DRX e análise elementar de carbono. O efeito da temperatura sobre a grafitização do coque também foi avaliado, a fim de identificar a possível origem dos finos de coque gerados no AF. Três amostras de PB coletadas de um AF, uma em operação a coque e duas a PCI, foram selecionadas. Os pós foram fracionados e analisados quimicamente. Após, as frações destas amostras foram moídas, desmineralizadas e analisadas por DRX e análise elementar de carbono. Amostras de char produzidas em laboratório e respectivos carvões foram utilizados como padrões para a quantificação. Amostras de coque foram tratadas termicamente a diferentes temperaturas, sendo posteriormente analisadas por DRX. Este estudo mostrou que a DRX pode ser usada como técnica padrão para identificar as estruturas do char e do coque podendo ser utilizada para quantificar a proporção destes materiais carbonosos no pó de balão do AF. Além disto, observou-se que quanto maior a temperatura de tratamento térmico mais ordenada fica a estrutura cristalina do coque. / In a Blast Furnace (BF), Pulverized coal injection (PCI) is the most popular injection technology used worldwide to reduce coke consumption and to increase the productivity. In the last decades the PCI injection rates raised in the most of BFs. One of the problems during the PCI operation in BF is the unburnt char formation. Higher char levels in the BF stack could impact burden permeability. The off gas BF solid samples contain char, coke fines, metallic oxides, etc. The quantification of the carbonaceous materials content in these samples could be used to improve the PCI performance in operating BF. Chemical analysis in the BF dust samples reveal without differentiates some carbonaceous material. The optical microscopy was used to study these solid samples but with some restrictions. XRD (X-ray diffraction) is a standard means of characterizing the structure of materials. This technique has been utilized to determine the crystallite sizes (Lc, La, etc.), in carbonaceous materials. Since the coke structure is more ordered than the char structure, it would be possible to quantify the proportion of these materials in the off-gas BF samples by chemical analysis in combination with XRD. The aim of this work is to identify and quantify carbonaceous components (coal, char and coke fines) in the flue dust BF samples through the use of the XRD technique and ultimate analysis. Besides, the effect of temperature on coke graphitization will be studied aiming to identify the possible origin of coke fines in the BF dust. Four dusts collected in the off-gas BF, two at all coke and two at PCI operations, were selected for this investigation. The dusts were fractioned and chemically analyzed. After the fractions were grounded, demineralized and analyzed by ultimate analysis and XRD. Besides, were investigated the atomic structure of raw coals and its laboratory char, and raw coke and its laboratory heattreated samples. This study has shown that the XRD technique could be used as a standard procedure to identify the char and coke structures and could be used to quantify the fines proportions of these carbonaceous materials in the BF flue dust. It was concluded that the bigger the annealing temperature the more ordered becomes the atomic coke structure.

As tensões residuais podem atuar de forma benéfica ou maléfica no desempenho dos componentes mecânicos. Elas representam um dos principais potenciais para o aparecimento de distorções, empenamentos e mudanças dimensionais em componentes mecânicos durante o processo de manufatura. Por estes motivos a determinação da distribuição e o controle destas tensões residuais em cada etapa do processo de manufatura são de grande importância. Neste trabalho, foram realizadas análises da variação das tensões residuais em barras trefiladas de aço AISI 1048 em decorrência do processo de fabricação. As barras foram retiradas de quatro diferentes etapas do processo de trefilação combinada guardando-se a orientação inicial do fio-máquina, sendo elas: pré-endireitada, jateada, trefilada (com ângulos de 15°, 16°, 18° e 20°), endireitada e polida por rolos cruzados (PTN) (com ângulos de 15°, 16° e 18°). Estas barras foram ensaiadas através do método do furo cego (hole-drilling), método da deflexão (slitting) e difração de raios-X. Os ensaios foram realizados até uma profundidade de 1 mm para o método do furo cego e chegando até profundidades de 5,6mm para a técnica de difração de raios-X com remoção de camadas em diferentes posições periféricas para caracterizar heterogeneidades impostas pelo processo. A partir dos valores de deformações obtidos, foram calculadas as tensões residuais nas direções longitudinais e tangenciais para cada posição ensaiada. Com este trabalho foi obtida uma visão completa do desenvolvimento de tensões na região superficial da barra após as etapas do processo e assim foram determinadas quais etapas do processo tem maior influência no produto final (barras trefiladas). Após o préendireitamento as tensões são compressivas, aumentando seu nível após o jateamento. Na saída da trefilação as tensões mudam para trativas e após o endireitamento final (PTN) tornam-se menos trativas ou compressivas dependendo do ângulo de endireitamento (PTN) e o ângulo de fieira utilizado. A partir deste estudo foram propostas mudanças nos ângulos de ferramenta (fieira) e também nos rolos de polimento e endireitamento final, objetivando-se um produto final com tensões residuais mais favoráveis a processos subseqüentes de manufatura. Outro aspecto importante verificado é a variação das tensões residuais em relação à posição periférica: diferenças de até 200MPa foram verificadas até antes da etapa de endireitamento final PTN, após a qual as diferenças são reduzidas a quase zero. / The residual stresses can affect positively or negatively the behavior of mechanical components. These residual stresses also represent one of the main potentials for distortion (i.e. bending and dimensional changes) in mechanical components during the manufacturing. Therefore the determination of the distribution and the control of these residual stresses in each stage of the manufacturing process are of great importance. In this work the variation of residual stresses in cold-drawing of AISI 1048 steel bars due to the production process was analyzed. Samples were taken from five different stages of the process of combined cold-drawing with special care to keep the information about initial orientation. The process steps from where samples were taken were: pre-straightening, shot-blasting, drawing, straightening and polishing in crossed rolls (PTN) with angles of 16° and 18°. The determination of residual stresses was accomplished by the hole drilling method. The measurements were done until a depth of 1 mm in different angular positions on the periphery to characterize heterogeneities imposed by the process. Starting with the obtained strains, the residual stresses were calculated in the longitudinal and tangential directions for each measurement position. With this work a global view of the developed stresses in the surface of the bar after each process stage was obtained. After the pre-straightening the residual stresses are compressive, and increase their level after the shot blasting, at the end of drawing the residual stresses change for tensile and after the polishing with crossed rolls (PTN) they become less tensile or slightly compressive depending on the PTN - angle and draw angle used. Based on this study, changes were proposed in the tool (draw) angles and also in the PTN, being aimed at a final product with more favorable residual stresses to subsequent manufacturing operations. Another verified important aspect is the variation of the residual stresses in relation to the peripheral position: differences of up to 200MPa were verified before the stage of polishing in crossed rolls (PTN), after which the differences are almost reduced to nearly zero.

This work aims the structural determination of phenazines compounds, and derivatives that present bioactivity for the treatment of malaria, using the X-ray diffraction method. Chapter 1 shows an introduction to pharmacologicol products and the importance of this structural resolution. Chapter 2 prejent the general characteristics of malaria in Brazil. Chapter 3 theoretical fundaments on the of X-ray diffraction technique, followed in chapter 4, by a description of the methods of crystallization and the steps of structural resolution. Finally, chapter 5, brings the discussion and results obtained in the structural resolution of four studed compounds. The studied phenazines composites were: 5,5-Dimetil-5,6-dihydro-7H- 4b,13-diazadibenzo[a,de]antracen-8-ona (FENA), 4-(3'-metil-but-2'-enil)-benzo[a]- fenazin-3-ona (FLA), cloro(dibenzo[a, c]fenazin-1-il-K2,C1, N14) piridinopaládio(II) (FENA-Pd), 8-bromine-7,7-dimethyl-5,10-dioxo-7,8,9,10- tetrahydro-5H-benzo[3,4 ] oxecino[5,6-b]quinoxaline-16-N-oxidates (FENA-Br). All the data collection had been obtained in on automatic KappaCCD diffractometer using MoKα monocromatic radiation, of wave length of 0.71073 Å (molybdenum). The compound called FENA crystallize in the monoclinic system and belongs to space group P21/a, with net parameters a = 7.1442(2) Å, b = 12.5463(3) Å, c = 17.1835(4) Å, β = 95.520(1) Å, with a volume, V = 1533.07(7) Å3. The calculation of the density, assuming Z = 4 molecules for unit cell, resulted in a value of 1.242 g.cm -3. The compound called FLA, crystallize in the monoclinic system and belongs to the space group C 2/c, with cell parameters of a = 21.0180(1)Å, b = 9.1359(3) Å, c = 17.7772(9) Å, β = 109.402(2), with a volume, V = 3219.70(24) Å 3. The calculation of the density, assuming Z = 8 molecules for unit cell, resulted in a value of 1.297 g.cm -3. The compound called FENA-Pd crystallize in the Monoclinic system, belongs to the space group P21/a, with parameters of a = 12.0413(4), b = 13.4986(6), c = 12.3869(5) Å, β = 106.074(2), V = 1934.6(1) Å3. The calculation of the density, assuming Z = 4 molecules for unit cell, resulted in a value of 1.72/g.cm-3 for the density of the crystal. The compound called FENA-Br, crystallize in the orthorombic system and belongs to the space group P 21 21 21, with cell parameters of a = 6.2552(1) Å, b = 14.6703(3) Å, c = 20.5061(5) Å, calculated density 1.558 g.cm -3, assuming Z = 4. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / O presente trabalho objetiva a determinação estrutural de compostos fenazínicos e derivados, que apresentam bioatividade para o tratamento da malária, empregando o método de difração de Raios X. No capítulo 1 tem-se uma introdução aos produtos de interesse farmacológicos e a importância da resolução estrutural. O capítulo 2 apresenta as características gerais sobre a malária no mundo e no Brasil. O capitulo 3 baseia-se em uma fundamentação teórica sobre a técnica de difração de Raios X, seguido, no capítulo 4, da descrição sobre os métodos de recristalização e as etapas de resolução estrutural por difração de Raios X. Por último, o capítulo 5, traz os resultados e discussões obtidos na resolução dos quatro compostos em estudo. Os compostos fenazínicos estudados neste trabalho foram: 5,5-Dimetil- 5,6-dihydro-7H-4b,13-diazadibenzo[a,de]antracen-8-ona (FENA), 4-(3 -metil-but-2 - enil)-benzo[a]-fenazin-3-ona (FLA), cloro(dibenzo[a,c]fenazin-1-il-K2,C1,N14) piridinopaládio(II) (FENA-Pd), 8-bromo-7,7-dimetil-5,10-dioxo-7,8,9,10- tetrahidro-5H-benzo[3,4]oxecino[5,6-b]quinoxalino-16-N-oxido (FENA-Br). Todos os dados das intensidades difratadas foram obtidos num difratômetro automático KappaCCD, utilizando radiação monocromatizada por um cristal de grafite, de comprimento de onda igual a 0,71073 Å (molibdênio). O composto denominado como FENA, cristaliza no sistema monoclínico e pertence ao grupo espacial P21/a, com parâmetros de rede, a = 7,1442(2) Å, b = 12,5463(3) Å, c = 17,1835(4) Å, β = 95,5200(10) Å, com um volume, V= 1533,07(7) Å 3. O cálculo da densidade supondo Z = 4 moléculas por cela unitária resultou num valor de 1,242 g.cm-3. O composto denominado como FLA, cristaliza no sistema monoclínico e o grupo espacial C2/c, com parâmetros de rede, a = 21,0180(1) Å, b = 9,1359(3) Å, c = 17,7772(9) Å, β = 109,402(2)°, com um volume, V= 3219,70(24) Å 3. O cálculo da densidade supondo Z = 8 moléculas por cela unitária resultou num valor de 1,297 g.cm-3. O composto denominado como FENA-Pd cristaliza no sistema cristalino Monoclínico, pertencente ao grupo espacial P21/a, com parâmetros de rede a = 12,0413(4), b =13,4986(6), c =12,3869(5) Å, β = 90°, V = 1934,66(12) Å3. O cálculo da densidade supondo Z = 4 moléculas por cela unitária resultou num valor de 1,72g.cm-3 para a densidade do cristal. O composto denominado como FENA-Br, cristaliza no sistema ortorrômbico sendo seu grupo espacial P 212121, com parâmetros de rede a = 6,25520(10) Å, b = 14,6703(3) Å , c = 20,506(5) Å , e densidade calculada de 1,558 g.cm-3, supondo Z = 4.

This study aimed to perform the collection of the intensities of diffracted X-ray beam, solving the crystal structures, refine the collected data to compare the molecular structures obtained, the proposals submitted by the group of the Pesquisa em Produtos Naturais (NPPN) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) and to characterize the crystal packing identifying possible interactions of hydrogen. In Chapter I, has an introduction to organic compounds as potential pharmaceutical and distribution of Chagas disease in the world and in Brazil, highlighting data from the State of Alagoas. In Chapter II presents a theoretical foundation of X-rays as well as the concept of crystal, followed by Chapter III, using materials and methods and in Chapter IV, are the results and discussions. The compounds studied in this work were 4,5-dihydro-6 ,6-dimethyl-6H-2-(3'-methylphenyl)-furan [B-4,3] naphtha [1,2-D] Imidazole (NPPN3171) and 4,5-dihydro-6 ,6-dimethyl-6H-2 (phenyl)-piran [B-4, 3]-naphtha [1,2-D]-imidazole (NPPN3037). The single crystal samples were courtesy of NPPN/ UFRJ, in the person of Professor Antonio Ventura Pinto. The crystals were selected, glued on glass fibers and set the goniometric head. Data were collected using an automatic diffractometer Kappa CCD. The structures were solved using the software package contained in the WinGX v1.70.01. The compound NPPN3171crystallizes in monoclinic crystal system, space group P21/c with the following parameters a = 9.2587(2)Å, b = 9.8049(4)Å, c = 19.3851 (7) Å; β = 101.365 (2) and Z = 4 molecules /cell. Were collected 3506 unique reflections with use of automatic KappaCCD diffractometer using the Kα radiation of molybdenum ( = 0.71073 Å) monochromatized by a graphite crystal. Were considered 2382 observed reflections giving a final discrepancy index (Robs) of 0.0555. In the crystal packing observed the presence of classical intermolecular hydrogen bonds. To compound NPP3073 the linear parameters were obtained: a = 9.0547(2)Å, b = 10.5956(5)Å, c = 18.7071(10) Å; β = 102.467º (3); crystal system monoclinic space group P21/c and Z = 4 molecules/unit cell. The 2381 observed reflections gave a Robs = 0.1502 reflecting the low quality of data as seen in Rint = 0.1179. Analyzing the molecular structure is observed the presence of a secondary intramolecular interaction (C - H... O) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho teve como objetivos realizar a coleta das intensidades dos feixes de raios X difratados, resolver as estruturas cristalinas, refinar os dados coletados, comparar as estruturas moleculares obtidas, com as propostas fornecidas pelo grupo do Núcleo de Pesquisas de Produtos Naturais (NPPN), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e caracterizar o empacotamento cristalino identificando as possíveis interações de hidrogênio. No capítulo I, tem-se uma introdução sobre os compostos orgânicos como candidatos á fármacos e a distribuição da doença de Chagas no mundo e no Brasil, destacando dados do Estado de Alagoas. No capítulo II, apresenta-se uma fundamentação teórica sobre raios X bem como o conceito de cristal, seguido do capítulo III, com materiais e métodos e no capítulo IV, têm-se os resultados e as discussões dos mesmos. Os compostos estudados neste trabalho foram: 4,5-diidro-6,6-dimetil-6H-2-(3 -metilfenil)-furan[B-4,3] nafto[1,2-D] imidazol (NPPN3171) e 4,5-diidro-6,6-dimetil-6H-2 (fenil)-piran [B-4,3]-nafto[1,2-D]-imidazol (NPPN3037). As amostras monocristalinas foram gentilmente cedidas pelo NPPN da UFRJ, na pessoa do professor Antonio Ventura Pinto. Os cristais foram selecionados, colados em fibra de vidro e fixados na cabeça goniométrica. Os dados foram coletados usando-se um difratômetro automático Kappa CCD. As estruturas foram resolvidas utilizando-se o pacote de programas contido no WinGX v1.70.01. O composto NPPN3171 cristaliza no sistema cristalino monoclínico, grupo espacial P21/c com os seguintes parâmetros a = 9,2587(2)Å, b = 9,8049(4)Å, c = 19,3851(7)Å; β = 101,365o(2) e Z = 4 moléculas/cela. Foram coletadas 3506 reflexões únicas com uso do Difratômetro automático KappaCCD e utilizando a radiação Kα do molibidênio (0,71073Å) monocromatizada por um cristal de grafite. Foram consideradas 2382 reflexões observadas fornecendo um índice de discordância final, (Robs) de 0,0555. No empacotamento cristalino verificou-se a presença de ligações de hidrogênio intermoleculares clássicas. Para o composto NPP3073 os parâmetros lineares obtidos foram: a = 9,0547(2)Å, b = 10,5956(5)Å, c = 18,7071(10)Å; β = 102,467o(3); sistema cristalino monoclínico com grupo espacial P21/c e Z = 4 moléculas/cela unitária. As 2381 reflexões observadas forneceram um Robs = 0,1502 refletindo a baixa qualidade dos dados como verificado no Rint = 0,1179. Analisando a estrutura molecular observa-se a presença de uma interação intramolecular secundária (C H...O)