Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07296.pdf: 11477542 bytes, checksum: 0ec33d729c6720d8914bed2d9950cff4 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

O desgaste é responsável por um grande número de falhas em materiais, provocando a sua substituição antecipada e consequentemente diminuindo a sua vida útil. Por isso, estudos são realizados para caracterizar os limites de utilização desses materiais, evitando assim situações catastróficas. A partir das variáveis e parâmetros envolvidos no ensaio de desgaste, é possível construir mapas que tem como finalidade direcionar para uma correta escolha do material, de acordo com a aplicação desejada, além de identificar o seu comportamento frente à determinadas condições de uso. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo conhecer o comportamento de desgaste de nanocompósitos de alumina contendo 5% de inclusões nanométricas de zircônia, visando construir um diagrama de transição de desgaste entre os limites de combinação de velocidade de deslizamento e carga aplicada. Para isso, corpos de prova conformados na forma de pinos com uma das extremidades semiesféricas foram caracterizados quanto a dureza e tenacidade à fratura, submetidos ao ensaio de desgaste do tipo pino-no-disco com temperaturas e umidades ambientes, variando os parâmetros de velocidade e carga. As velocidades de deslizamento variaram de 1,2 m/s à 0,1 m/s e as cargas variaram de 2 N à 100 N. Os valores de dureza e tenacidade a fratura obtidos foram de 14,08 ± 1,22 GPa e 3,99 ± 0,14 MPa.m1/2, respectivamente. Os resultados de desgaste mostraram que a partir da caracterização e construção do diagrama de transição de regime de desgaste, com combinações de parâmetros extrínsecos de carga e velocidade de deslizamento, foi possível definir e atingir as condições limites entre o regime de desgaste moderado e a transição para o regime severo. Esse diagrama auxilia na seleção e comparação da transição entre os limites de desgaste do material estudado com outros tipos usados na engenharia. / Wear is responsible for a large number of material failures, causing them to be replaced early and consequently shortening their life-time. Therefore, studies are conducted to characterize the limits of use of these materials, thus avoiding catastrophic situations. From the variables and parameters involved in the wear test, it is possible to construct maps that aim to direct the correct choice of material according to the desired application, as well as to identify its behavior against certain conditions of use. In this context, the objective of this work was to know the wear behavior of alumina nanocomposites containing 5% nanometric zirconia inclusions in order to construct a simplified wear transition diagram between the sliding speed and applied load combination limits. For this, test pieces shaped like pins with semi-spherical tips were characterized in terms of hardness and fracture toughness, took to the wear test of the pin-on-disk with ambient temperatures and humidity, varying the speed and load parameters. Slip velocities ranged from 1.2 m/s to 0.1 m/s and loads ranged from 2 N to 100 N. The values of hardness and fracture toughness obtained were 14.08 ± 1.22 GPa and 3.99 ± 0.14 MPa.m1/2, respectively. The results of wear showed that from the characterization and construction of the wear regime transition diagram, with combinations of extrinsic load parameters and slip speed, it was possible to define and reach the boundary conditions between the moderate wear regime and the transition for the severe regime. This diagram helps in the selection and comparison of the transition between the wear limits of the studied material with other types used in engineering.

Os compósitos cerâmicos de alto desempenho têm sido objeto de frequentes estudos nas últimas décadas, visando à melhora das propriedades mecânicas e ao aumento da sua gama de aplicações em produtos tecnológicos. Este trabalho consistiu em estudar a preparação, a sinterização convencional e não convencional e as propriedades mecânicas e tribológicas resultantes de dois sistemas compósitos: t-ZrO2/Al2O3 e t-ZrO2/Al2O3-NbC. No sistema t-ZrO2/Al2O3 foram estudadas as composições de 0, 5 e 15% em volume de Al2O3 usando pós comerciais. No sistema t-ZrO2/Al2O3-NbC, foi usado um pó nanocristalino de Al2O3-NbC, obtido por moagem reativa de alta energia e adicionado na proporção de 5% em volume à matriz de t-ZrO2. Os pós foram prensados uniaxial e isostaticamente e sinterizados em forno convencional e pelas técnicas de flash sintering (FS) (t-ZrO2/Al2O3) e spark plasma sintering (SPS) (t-ZrO2/Al2O3-NbC). Os compósitos t-ZrO2/Al2O3 sinterizados convencionalmente e t-ZrO2/Al2O3-NbC sinterizados convencionalmente e por SPS foram caracterizados por medidas de densidade aparente, dilatometria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e medidas de propriedades mecânicas: dureza, módulo de Young e tenacidade à fratura. Os compósitos t-ZrO2/Al2O3 sinterizados por FS foram caracterizados por medidas de densidade aparente, dilatometria in situ e MEV. Os nanocompósitos de t-ZrO2/Al2O3-NbC foram também caracterizados quanto à resistência ao desgaste pelo método esfera-no-disco, utilizando esferas de Al2O3 e WC-6%Co como contramateriais. Os resultados mostraram que a moagem reativa de alta energia foi completa e efetiva na obtenção de pós nanométricos de Al2O3-NbC, com tamanhos de cristalito de 9,1 nm para Al2O3 e 9,7 nm para o NbC. A desaglomeração posterior à moagem de alta energia foi eficaz na redução do tamanho de aglomerados. Os compósitos t-ZrO2/Al2O3 e t-ZrO2/Al2O3-NbC sinterizados convencionalmente e ZrO2/Al2O3-NbC sinterizados por SPS mostraram alta densificação (>97% DT e boas propriedades mecânicas. Os nanocompósitos de t-ZrO2/Al2O3 sinterizados por FS apresentaram uma densificação ultrarrápida (< 1 min) com retração linear superior às amostras sinterizadas em forno convencional, ocorrente a temperaturas inferiores a 1000°C, com densidades relativas superiores a 90% DT em algumas composições. Os nanocompósitos de t-ZrO2/Al2O3-NbC apresentaram propriedades competitivas entre os compósitos sinterizados convencionalmente e por SPS, com dureza e tenacidade à fratura superiores às da t-ZrO2 monolítica. A resistência ao desgaste desses nanocompósitos sinterizados convencionalmente, no entanto, foi notadamente superior à dos sinterizados por SPS. A oxidação do NbC nos compósitos sinterizados convencionalmente influiu negativamente nas propriedades, levando à sugestão de uma \"janela\" de temperaturas em que a sinterização do nanocompósito de t-ZrO2/Al2O3-NbC seja interessante sem a degradação das propriedades mecânicas. Os resultados permitiram concluir que os materiais estudados apresentam potencial para aplicações industriais que requerem cerâmicas de alto desempenho mecânico e de resistência ao desgaste. / High performance ceramic composites have been the subject of frequent studies in recent decades, aiming at improving mechanical properties and increasing their range of applications in technological products. This work consisted in studying the preparation, the conventional and non-conventional sintering and the mechanical properties resulting from two t-ZrO2 matrix composites: the t-ZrO2/Al2O3 system and the t-ZrO2/Al2O3-NbC system. In the t-ZrO2/Al2O3 system, the compositions of 0, 5 and 15% by volume of Al2O3 using commercial powders were studied, while in the t-ZrO2/Al2O3-NbC system, an Al2O3-NbC nanocrystalline powder obtained by high energy reactive milling, deagglomerated, leached in HCl and added in the proportion of 5% by volume to the t-ZrO2 matrix. The obtained powders were uniaxially and isostatically pressed and sintered in conventional furnace and using flash sintering (t-ZrO2/Al2O3) and spark plasma sintering (SPS) (t-ZrO2/Al2O3-NbC). Conventionally sintered t-ZrO2/Al2O3 and conventionally sintered t-ZrO2/Al2O3-NbC composites were characterized by measurements of apparent density, dilatometry, SEM, and mechanical properties: hardness, Young\'s modulus and fracture toughness. The t-ZrO2/Al2O3 composites sintered by FS were characterized by measurements of apparent density, in situ dilatometry and SEM. t-ZrO2/Al2O3-NbC nanocomposites were also characterized for wear strength by the ball-in-disc method, using Al2O3 and WC-6%Co beads as countermaterials. The results showed that the high energy reactive milling was complete and effective in obtaining nanometric powders of Al2O3-NbC, with crystallite sizes equal to 9.1 and 9.7 nm, for Al2O3 and NbC, respectively. The deagglomeration after high energy reactive milling was effective in reducing the size of agglomerates. Conventionally sintered t-ZrO2/Al2O3 and t-ZrO2/Al2O3-NbC composites and SPS-sintered t-ZrO2/Al2O3-NbC showed high densification (> 97% TD), good dispersion of the inclusions in the matrix and good mechanical properties. The t-ZrO2/Al2O3 nanocomposites sintered by FS presented an ultrafast densification (<1 min) with linear shrinkage superior to the sintered samples in conventional furnace, occurring at temperatures lower than 1000°C, with relative densities higher than 90% TD in some compositions. The t-ZrO2/Al2O3-NbC nanocomposites presented competitive properties between conventionally sintered and SPS-sintered composites with higher hardness and fracture toughness than monolithic t-ZrO2. The wear resistance of these conventionally sintered nanocomposites, however, was markedly higher than those of SPS-sintered ones. The oxidation of NbC in the composites sintered conventionally influenced negatively the properties, leading to the suggestion of a \"window\" of temperatures in which the sintering of the t-ZrO2/Al2O3-NbC nanocomposite is interesting without the degradation of the mechanical properties. The results allowed concluding that the studied materials present potential for industrial applications that require high mechanical performance and wear resistance ceramics.

Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da aplicação de sete soluções de tingimento e de três diferentes pós de partida comerciais (TZ-3YSB-E, Zpex, TZ-3Y20AB), sobre o parâmetro de translucidez, a resistência à flexão e análise de citotoxicidade de cerâmicas policristalinas à base de zircônia. As seguintes hipóteses foram testadas: (1) não há efeito da solução de tingimento ou do pó de partida nas propriedades ópticas das cerâmicas policristalinas; (2) não há efeito da solução de tingimento, do pó de partida e do envelhecimento hidrotérmico nas propriedades mecânicas das cerâmicas policristalinas; (3) não há efeito da solução de tingimento ou do pó de partida na citotoxicidade das cerâmicas policristalinas. Material e métodos: foi realizada a análise química das soluções de tingimento (FRX), caracterização dos pós cerâmicos (MEV-FEG), estudo de compactação e sinterização e análise térmica. As pastilhas cerâmicas foram confeccionadas utilizando os três pós cerâmicos. A compactação foi feita uniaxialmente com posterior prensagem isostática a frio. Após pré-sinterização, as pastilhas foram imersas nas diferentes misturas das soluções de tingimento comerciais (de acordo com a especificação do fabricante), com posterior secagem e sinterização final. Os materiais foram testados quanto às propriedades ópticas (parâmetro de translucidez (PT) e coordenadas colorimétricas), quanto à resistência à flexão em três pontos antes e após tratamento para degradação hidrotérmica (5 horas a 134°C, sob pressão de 2 bar) e análise de citoxicidade. (Resultados: Com relação ao efeito da aplicação das soluções de tingimento e de diferentes pós de partida sobre o parâmetro de translucidez, foi possível notar que o material interfere nos parâmetros de translucidez, sendo que o Zpex (PT = 11,2 ± 5,4) foi o material mais translúcido. Para o efeito do uso das soluções de tingimento, a mistura das soluções para a obtenção das cores B1 (9,5 ± 7,0) e B3 (8,7 ± 9,7) resultaram em espécimes mais translúcidos e a cor D3 (1,9 ± 0,7) apresentou espécimes com menor translucidez. Com relação ao efeito da aplicação das soluções de tingimento, dos três pós de partida e do envelhecimento sobre a resistência à flexão, foi possível notar que o material interfere na resistência à flexão das cerâmicas policristalinas, sendo que a maior média de resistência foi obtida para o TZ-3YB-E (605,8 ± 106,4 MPa). O envelhecimento causou uma diminuição dos valores de resistência, porém ao se observar cada grupo individualmente, essa queda não foi estatisticamente significativa para nenhum deles. O uso das soluções de tingimento afetou as médias de resistência, sendo que as cores A2 (614,9 ± 120,2 MPa) e C2 (625,0 ± 97,6 MPa) resultaram em resistência maior do que aquelas medidas para as cores A3 (497,0 ± 109,1 MPa) e C3 (529,5 ± 134,9 MPa). Com relação ao efeito da aplicação das soluções de tingimento e dos três diferentes pós de partida sobre a citotoxicidade, foi possível notar que ambos os fatores afetaram os valores de viabilidade celular. Entretanto, para todos os grupos analisados, a viabilidade celular obtida ficou acima de 90% e, portanto, todos os grupos apresentaram uma excelente biocompatibilidade. Conclusão: o material e as soluções de tingimento afetaram o parâmetro de translucidez e as coordenadas colorimétricas permitindo rejeitar a primeira hipótese testada. As soluções de tingimento e os materiais influenciaram a resistência à flexão das cerâmicas policristalinas, entretanto a queda de resistência no envelhecimento não foi significativa, portanto, a hipótese de que não haveria efeito do pó de partida, solução de tingimento e envelhecimento sobre a resistência à flexão foi parcialmente rejeitada A hipótese de que não haveria efeito do pó de partida e da solução de tingimento sobre a citotoxicidade foi rejeitada, mas todos os grupos testados não se apresentaram citotóxicos. / The objectives of this study were to evaluate the effect of the application of seven coloring solutions and three different starting powders (TZ 3YSB-E, Zpex, TZ-3Y20AB) on the translucency parameter, flexural strength and cytotoxicity of zirconia-based polycrystalline ceramics. The following hypotheses were tested: (1) there is no effect of the coloring solution or the starting powder on the optical properties of the ceramics tested; (2) there is no effect of the coloring solution, of the starting powder and of hydrothermal aging on the mechanical properties of the materials; (3) there is no effect of the coloring solution or the starting powder in the cytotoxicity of the ceramics tested. Material and methods: we performed a chemical analysis of the coloring solutions (FRX), characterization of ceramic powders (SEM-FEG), study of compaction, sintering and thermal analysis. The ceramic discs were made using the three ceramic powders. Compression was made uniaxiallly with subsequent cold isostactic pressure. After pre-sintering, the discs were immersed in different mixtures of commercial coloring solutions (according to manufacturer\'s specifications) with subsequent drying and final sintering. The materials were tested for optical properties (translucency parameter, TP), and biaxial flexural strength before and after hydrothermal degradation protocol (5 hours at 134°C under 2 bar pressure) and cytotoxicity analysis (evaluation cell viability). Results: With regard to the effect of applying the coloring solutions and the effect of the different starting powders on the translucency parameter, it was observed that the material interfered significantly with the light transmission parameters, and the Zpex (TP=11.2 ± 5.4) was the morst translucent material. With regards to the effect of the coloring solutions on TP, mixing the solutions to obtain the shades B1 (9.5 ± 7.0) and B3 (8.7 ± 9.7) resulted in more translucent specimens and shade D3 (1.9 ± 0.7) resulted in the lowest translucency. With respect to the effect of applying the coloring solutions, the three starting powders and aging on the flexural strength, it was observed that the material interfered with the flexural strength of polycrystalline ceramics, being the highest mean strenght obtained for the TZ-3YB-E (605.8 ± 106.4 MPa). Aging caused a decrease in resistance values, but when considering each group individually, this decrease was not statistically significant for any of them. The use of coloring solutions affected the average strength, as shades A2 (614.9 ± 120.2 MPa) and C2 (625.0 ± 97.6 MPa) resulted in greater strength than those measured for shades A3 (497.0 ± 109.1 MPa) and C3 (529.5 ± 134.9 MPa). With respect to the effect ofthe coloring solutions and the powders on the cytotoxicity, it was observed that both factors affected cell viability values. However, for all groups, the obtained cell viability was above 90% and therefore all of them showed an excellent biocompatibility. Conclusion: the material and coloring solutions affected the translucency parameter and the colorimetric coordinates allowing for rejection the first hypothesis tested. The coloring solutions and the starting powder influenced the flexural strength of polycrystalline ceramics, however, the decrease in strength after aging was not significant; therefore, the second hypothesis was partially accepted. The hypothesis that there would be no effect of the starting powder and the coloring solution on the cytotoxicity was rejected, but all tested groups were not cytotoxic.

O óxido de zircônio (ZrO2) é um material com características físicas e químicas que pode ser aplicado em vários campos, tanto de interesse industrial como acadêmico. Dentro da catálise, sistemas baseados em ZrO2 estão ganhando um crescente interesse, seja como suportes ou como catalisadores, tendo em vista que é possível alterar suas propriedades pela adição de diversos cátions. Este trabalho teve por objetivo o estudo de catalisadores de níquel suportados em ZrO2 modificados com os cátions, Mg2+, Ca2+, La3+ e Y3+ em diferentes proporções, e a aplicação dos mesmos nas reações de reforma seca de metano, reforma a vapor de metano, oxidação parcial de metano e reforma a vapor de etanol. Os suportes foram sintetizados pelo método de polimerização para a diluição dos cátions dentro da rede cristalina do ZrO2. A adição do níquel foi feita via impregnação úmida em uma proporção de 5% em massa para todos os suportes. Os suportes e catalisadores foram caracterizados por área superficial especifica, pelo método B.E.T., difração de raios-X, redução a temperatura programada, espectroscopia UV-Vis, ressonância paramagnética eletrônica e condutividade elétrica. A partir das caracterizações verificou-se que os suportes formaram soluções sólidas entre o ZrO2 e os cátions adicionados, em todas as proporções utilizadas. Também se observa que houve a estabilização da fase tetragonal do ZrO2, acompanhado de um aumento na área superficial, quando comparado ao ZrO2 puro, que apresentou uma mistura de fases tetragonal e monoclínica e uma baixa área superficial. As medidas de EPR mostraram a presença de radicais oxigênio cuja proporção aumentou em função do teor de aditivo utilizado no ZrO2, este efeito foi atribuído à presença de vacâncias de oxigênio. Nas medidas de RTP, observou-se uma variação no perfil de redução em função destas vacâncias, onde se identificou um efeito promotor na redução do NiO para menores temperaturas com o aumento do teor dos aditivos no ZrO2. Este efeito pode ser atribuído a interações entre as vacâncias de oxigênio nos suportes e espécies de níquel em contato com elas. Medidas de UV-Vis confirmaram a presença destas interações, que são dependentes tanto do cátion adicionado ao ZrO2, quanto do teor utilizado. As medidas de condutividade elétrica confirmaram a presença de vacâncias de oxigênio nos suportes. Nos ensaios de reforma seca de metano observou-se uma relação entre o comportamento catalítico e a condutividade elétrica dos suportes, sugerindo, assim, a participação das vacâncias de oxigênio na ativação das moléculas oxigenadas. Nos ensaios de reforma a vapor de metano e oxidação parcial de metano esta relação direta não foi observada, o que sugere diferentes mecanismos de ativação das moléculas oxigenadas por parte das vacâncias de oxigênio, além da influência de outros fatores. Nos ensaios de reforma a vapor de etanol, observou-se semelhança entre o comportamento catalítico desta reação e das reações de reforma seca, indicando similaridade na influência das modificações catalíticas no comportamento destas reações. / Zirconium dioxide is a material with physics and chemical characteristics that can be applied in many fields, as academic as industrial. In the catalysis, the interest in systems based on zirconia (ZrO2) are growing- up quickly, as a catalyst as a support, considering that ZrO2 properties can be changed by the addition of different cations. The objective of this work was the study of nickel catalyst supported on ZrO2, modified with the cations: Mg2+, Ca2+, La3+ and Y3+ in different proportions and their performance on catalytic tests of dry reforming of methane, steam reforming of methane, partial oxidation of methane and steam reforming of ethanol. The supports were prepared by the polymerization method for the dilution of the cations in the zirconia lattice. The nickel addition was made wet impregnation in a proportion of 5wt% for all the catalysts. Supports and catalysts were characterized by specific surface area (B.E.T method), Xray diffraction, temperature-programmed reduction, UV-Vis spectroscopy, electronic paramagnetic resonance and electrical conductibility. In the characterizations was observed the formation of solid solutions between the ZrO2 and the cations added in all proportions used. Also, it was observed the stabilization of tetragonal phase of ZrO2, accompanied by an increase in the surface area when compared to the pure ZrO2, which is a mixture of tetragonal and monoclinic phases with low surface area. The EPR measurements showed the presence of oxygen radicals whose proportion increased in function of the additive content in ZrO2, this effect was attributed to the presence of oxygen vacancies. In the TPR measurements, a variation on reduction patterns was observed in function of the oxygen vacancy presence, where is possible to identify a promoter effect on NiO reduction to lower temperature with the additive load increase in ZrO2. This effect can be attributed to interactions between the oxygen vacancies of support and nickel species close to them. UV-Vis measurements confirmed these interactions presence that are dependent both of the cation added as well the load used. The electrical conductivity measurements confirm the presence of oxygen vacancies in the supports. In the dry reforming of methane was observed a relation between the catalytic behavior and the electrical conductivity of the supports. This observation suggests the oxygen vacancies participation on oxygenates molecules activation. In the steam reforming of methane and the partial oxidation of methane this relation was not found, suggesting different ways for oxygenates molecules activation by the oxygen vacancies, besides other factors. In the steam reforming of ethanol, it was observed relation between the catalytic behavior of this reaction and the dry reforming of methane, indicating similarity on the influence of the catalyst modifications on the catalytic behavior of these reactions.

A zircônia estabilizada por ítria (Y-TZP) apresenta excelentes propriedades mecânicas; entretanto, sua microestrutura cristalina inerte faz com que tratamentos aplicados em porcelanas e vitrocerâmicas, como condicionamento com ácido fluorídrico e aplicação de compostos silânicos, sejam ineficazes para obter união aos cimentos resinosos. Neste trabalho, propõe-se uma alternativa para aumentar a reatividade da Y-TZP a cimentos resinosos por meio de um processo de modificação da superfície através da deposição de um filme vítreo. O objetivo deste estudo é, portanto, caracterizar um filme vítreo, sinterizado com diferentes ciclos térmicos, após deposição sobre Y-TZP (YZ 20/19, VITA Blocks Zahnfabrik, Bad Saackingen, Germany) e avaliar a resistência de união imediata e após ciclagem térmica (10.000 ciclos 5 e 55°C) a dois cimentos resinosos (Relyx Arc, 3M/ESPE, St. Paul, MN, USA e Rely-X U200 3M/ESPE, Neuss, Germany). A caracterização do filme foi efetuada por meio de microscopia eletrônica de varredura, para avaliar a morfologia; EDS (Espectroscopia por dispersão de energia), para estabelecer uma análise qualitativa e semi-quantitativa dos elementos químicos presentes e mensuração do ângulo de contato. Foram propostas as seguintes condições experimentais na superfície da YTZP: deposição dos filmes sinterizados à 700°C, 900°C ou ciclo de sinterização para o auto glaze; aplicação do primer contendo MDP (Alloy Primer, Kuraray Medical Inc, Kurashiki, Okayama, Japan); e silicatização da superfície (sistema Rocatec Soft, 3M/ESPE, St. Paul, MN, USA). Após o ensaio mecânico, o padrão de fratura foi avaliado por meio de microscopia óptica. Para os dados obtidos, o traço de Pillai (p = 0,00) mostrou que o tipo de tratamento empregado tem um efeito significativo sobre a resistência de união. Para determinar a diferença entre os grupos estudados foi aplicado um teste de comparações múltiplas (Tukey). O filme 900 apresentou maior resistência de união imediata (42,2 MPa), sendo este valor estatisticamente superior a silicatização (35,5 MPa) e MDP (28,0 MPa). Os resultados obtidos após termociclagem, mostram que o filme 900 novamente apresentou maior resistência de união (36,8 MPa) e também foi estatisticamente superior ao MDP (16,1 MPa) e silicatização (27,3MPa). A análise em microscópio estereoscópico demonstrou um padrão de fratura predominantemente coesiva na resina para microtração imediata para os grupos com deposição do filme vítreo e silicatizados. Para o MDP, o padrão de fratura foi, na sua maioria, do tipo mista. O ângulo de contato medido imediatamente após os tratamentos de superfície apresentou-se menor para os grupos com filme e silicatização e manteve-se com baixos valores somente para os grupos com filme após limpeza com álcool absoluto. A análise por EDS das superfícies dos filmes indicou a presença de silício nos diversos pontos analisados. Concluiu-se, deste modo, que a deposição do filme vítreo mostrou-se como um meio eficiente para promover uma forte e durável união com da Y-TZP com os cimentos resinosos, independente da temperatura de sinterização utilizada. / The yttria stabilized zirconia (Y- TZP) has excellent mechanical properties, however its inert crystalline microstructure makes treatments applied in porcelain and glass ceramics, such as hydrofluoric acid etching and application of silane compounds, are ineffective for the union resin cements. In this work, we propose an alternative to increase the reactivity of the Y- TZP resin cement by a process of surface modification by depositing a glass film. The aim of this study is therefore to characterize a glass film, sintered with different thermal cycles, after deposition on Y- TZP (YZ - 20/19, VITA Blocks Zahnfabrik, Bad Saackingen, Germany) and to evaluate the bond strength immediately after thermocycling (10.000 cycles 5 and 55°C) to two resin cements (Relyx Arc, 3M/ESPE, St. Paul, MN, USA and Rely - X U200 3M/ESPE, Neuss, Germany). The characterization of the glass film was performed by means of scanning electron microscopy to assess the morphology, EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), to establish a qualitative and semi-quantitative chemical elements and measuring the contact angle. Been proposed the following experimental conditions on the surface of YTZP: deposition of films sintering at 700°C, 900°C or sintering cycle for VM9 self glaze; primer containing MDP (Alloy Primer, Kuraray Medical Inc., Okayama, Okayama, Japan) and silica coating surface (Rocatec Soft, 3M/ESPE, St. Paul, MN, USA) . After mechanical testing, the fracture pattern was evaluated by light microscopy. For data, the trace of Pillai (p = 0.00) showed that the type of treatment used has a significant effect on the bond strength. To determine the difference between groups was applied multiple comparison test (Tukey). The 900 film showed higher bond strength immediately (42.2 MPa), and this value was statistically superior to silica coat (35.5 MPa) and MDP (28.0 MPa). The results obtained after thermocycling, show that 900 film again showed highest bond strength (36.8 MPa) and was also statistically superior to MDP (16.1 MPa) and silica coating (27.3 MPa). The analysis in stereoscopic microscopes showed a pattern of predominantly cohesive fracture in the resin for immediate microtensile for groups with film deposition and silica coat. In the MDP, the fracture pattern was mostly of the mixed type. The contact angle measured immediately after the surface treatments was lower for groups with film and silica coat and remained with low values only for groups with film after cleaning with absolute alcohol. Analysis by EDS surfaces of the films indicated the presence of silicon at the various points analyzed. It was concluded therefore that the glass film deposition proved to be an efficient way to promote a strong and durable bond with Y- TZP with resin cements, regardless of sintering temperature used.

Neste trabalho, foi desenvolvida e caracterizada a cerâmica à base de zircônia tetragonal aditivada com biovidro para aplicações em implantes ou próteses. Essa zircônia (Y-TZP) tem conteúdo de 3% em mol de Y2O3, com objetivo de estabilizar a fase metaestável tetragonal, a qual possui características de conferir características tenacificantes ao material. O Biovidro utilizado como aditivo de sinterização, e, supressor de interstícios foi de composição (em peso) 52,75% CaOP2O5, 30% SiO2 e 17,25% MgO.Na preparação do Biovidro os pós foram moídos, misturados e peneirados a 63 um. Misturas contendo pós de Y-TZP e Biovidros foram preparadas nas propoções (em peso) de 0, 3, 5 e 10%. As misturas destes pós foram moídas e homogeneizadas em meio úmido, utilizando moinho planetário e, em seguida, secadas, desaglomeradas e peneiradas a 63 um. Foram feitos estudos sobre o comportamento dos compactados durante a sinterização, utilizando dilatometria. As misturas foram compactadas por prensagem uniaxial à frio e submetidas à sinterização em 1300ºC, a uma taxa de aquecimento de 10ºC/min, patamar de 120 min e taxa de resfriamento de 5ºC/min. As amostras sinterizadas depois de retificadas, foram cortadas em hastes nas dimensões (mm) 3x4x45, seguindo as especificações ditadas pela norma DIN EM 843-1 (ASTM C 1161-90) e polidas. Os corpos de prova tiveram analisada a densidade relativa, identificação das fases por difração de raios X, e microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV), determinando-se o tamanho e a morfologia (razão de aspecto) média dos grãos. A dureza e a tenacidade à fratura, desses corpos sinterizados, foram avaliados utilizando método de identação Vickers. Quanto à resistência mecânica foram aplicados ensaios de flexão estática e de fadiga, utilizando dispositivo de flexão em 4 pontos. Os resultados indicaram que as amostras com maiores teores de biovidro (10%), apresentam baixa densidade relativa, enquanto as amostras com 3 e 5% possuem alta densificação, sendo indicadas para aplicações estruturais. Esses resultados são relacionados ao aumento da quantidade de fase monoclínica das amostras com 10%, o que gera microtrincamento e, consequente aumento da porosidade. Esse efeito interfere diretamente nas propriedades mecânicas, as quais indicam que amostras com 3 e 5% de biovidro possuem dureza próxima a 1150 HV, tenacidade à fratura de 6,1 a 6,3 MPam1/2, e resistência a flexão de 360 a 450 MPa. Esses resultados são superiores aos relatados a zircônica monolítica (sem adição de biovidro) e, ao material aditivado com 10% de biovidro, os quais apresentaram resultados sensivelmente inferiores da ordem de 900 HV, tenacidade máxima de 4 a 5 MPam1/2 e resistência a fratura média de 125MPa (Y-TZP) e 300MPa (Y-TZP-10% biovidro). Os resultados dos testes de fadiga indicaram que as amostras sofrem grande espalhamento de valores, os quais são inerentes das características microestruturais do material. Estas se devem principalmente ao espalhamento heterogêneo dos vidros (fase líquida) pela matriz de ZrO2 durante o processo de sinterização, promovendo regiões com diferentes quantidades de fase intergranular, o que ocasiona formação de campos com diferentes concentrações de tensão, que são, possivelmente, responsáveis pelo aparecimento das trincas e, seu respectivo crescimento subcrítico durante os testes de fadiga. Com a diminuição da tensão aplicada nos testes de fadiga, foi encontrado que o limite de resistência a fadiga destes materiais está na ordem de 220 MPa, para ambas as composições com 3 e 5% de Biovidro. / Not avaliable.

Os objetivos desse trabalho foram: 1) determinar o efeito do conteúdo de titânia em mol % (zero, 10 e 30) na área de superfície específica (SBET), no tamanho dos aglomerados e na intensidade dos picos correspondentes às fases cristalinas presentes no pó cerâmico de Y-TZP/TiO2; 2) determinar o efeito do conteúdo de titânia em mol % (zero, 10 e 30) na microestrutura, densidade, densidade relativa, módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson, módulo de Weibull (m) e resistência à flexão (f) de pastilhas cerâmicas sinterizadas de Y-TZP/TiO2 e, 3) determinar o efeito do recobrimento biomimético no módulo de Weibull (m) e na resistência á flexão de pastilhas cerâmicas sinterizadas de Y-TZP/TiO2. Os pós foram produzidos por meio de uma rota de co-precipitação, obtendo-se três composições do compósito Y-TZP/TiO2, que foram de zero (T0), 10 (T10) e 30 (T30) % mol de titânia. O pó produzido foi prensado (50 MPa) para produzir pastilhas de 15 mm de diâmetro e sinterizado a 1400 °C por 2 horas. Após o polimento com solução diamantada de 45 m, as pastilhas (n=60 para cada grupo) ficaram com aproximadamente 12 mm de diâmetro e 1,0 mm de espessura. Metade das pastilhas foram submetidas ao recobrimento biomimético (sete dias em solução de silicato de sódio e sete dias em solução de 1,5 SBF-simulated body fluid). Os pós foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espalhamento a laser, adsorção gasosa e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As pastilhas foram caracterizadas pelo método de Archimedes, pulso-eco ultra-ssônico, MEV, DRX e para a análise de Weibull, as pastilhas foram submetidas ao ensaio de resistência à flexão biaxial em saliva artificial a 37°C. Os resultados mostraram que todos os pós apresentaram zircônia monoclínica e tetragonal na sua composição e uma área de superfície específica superior a 42 m2/g. A adição de titânia favoreceu a formação de aglomerados maiores e com uma distribuição bimodal. Em todas as pastilhas foram detectadas zircônia monoclínica e tetragonal, enquanto no grupo T30 também foi detectada a fase de titanato de zircônia (ZrTiO4). O grupo T0 apresentou os maiores valores de densidade medida (6,05 g/cm3), densidade relativa (99,0%), módulo de elasticidade (213 GPa) e resistência à flexão (815 MPa). A adição de titânia reduziu significativamente a densidade medida (5,45 g/cm3 para T10 e 5,15 g/cm3 para T30) a densidade relativa (94,4% para T10 e 96,3% para o T30) o módulo de elasticidade (156 GPa para T10 e 134 GPa para o T30) e a resistência à flexão (455 MPa para o grupo T10 e 336 MPa para o grupo T30) do compósito Y-TZP/TiO2. O grupo T30 apresentou um módulo de Weibull (11,7) e um coeficiente de Poisson (0,34) significativamente superior ao grupo T0 (6,4 e 0,31, respectivamente). Foi observado que o recobrimento biomimético promoveu a formação de glóbulos de hidroxiapatita distribuídos de forma heterogênea na superfície do material e que esse tratamento não alterou significativamente a resistência à flexão e o módulo de Weibull do compósito Y-TZP/TiO2. Conclui-se que a adição de titânia afetou as propriedades estudas do pó e das pastilhas do compósito de Y-TZP/TiO2. Além disso, o compósito pode ser recoberto com uma camada hidroxiapatita sem ter sua confiabilidade estrutural afetada. / The objectives of this study were: 1) to determine the effect of titania content in mol% (zero, 10 and 30) in the specific surface area (SBET), the size of the agglomerates and the intensity of the peaks corresponding to crystalline phase present in the ceramic powder of Y-TZP/TiO2; 2) to determine the effect of the content in mol% of titania (zero, 10 and 30) in the microstructure, density, relative density, modulus of elasticity, Poisson\'s ratio, Weibull modulus (m) and flexural strength (f) of ceramic discs sintered from Y-TZP/TiO2 and 3) to determine the effect of biomimetic coating on the Weibull modulus (m) and the flexural strength of the sintered ceramic discs of Y-TZP/TiO2. The powders were produced by a co-precipitation route, in order to obtain the composite Y-TZP/TiO2 with three compositions, containing zero (T0), 10 (T10) and 30 (T30) mol% titania. The produced powder was pressed (50 MPa) into discs of 15 mm diameter and sintered at 1400 °C for 2 hours. After polishing with diamond solution of 45 m, the discs (n = 60 for each group) were approximately 12 mm in diameter and 1.0 mm-thick. Half of the discs were subjected to biomimetic coating (seven days with sodium silicate solution and seven days in 1,5 SBF-simulated body fluid solution ). The powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), laser scattering, gas adsorption and scanning electron microscopy (SEM). The discs were characterized by the Archimedes method, ultrasonic pulse-echo, SEM, XRD and for the Weibull analysis, the discs were subjected to the test of biaxial flexural strength in artificial saliva at 37 °C. The results showed that all powders had monoclinic and tetragonal zirconia in their composition, and a specific surface area greater than 42 m2/g. The titania addition favored the formation of larger agglomerates and a bimodal distribution. In all discs monoclinic and tetragonal zirconia were detected, while in the T30 group zirconium titanate (ZrTiO4) was also detected. T0 group had the highest measured density (6,05 g/cm3), relative density (99,0%), elasticity modulus (213 GPa) and flexural strength (815 MPa). The addition of titania significantly reduced the measured density (5,45 g/cm3 for T10 group and 5,15 g/cm3 for T30 group), the relative density (94,4% for T10 group and 96,3% for T30 group), elasticity modulus (156 GPa for T10 group and 134 GPa for T30 group) and flexural strength (455 MPa for T10 group and 336 MPa for T30 group) of the Y-TZP/TiO2 the composite. The T30 group showed a Weibull modulus (11,7) and Poisson\'s ratio (0,34) significantly higher than those of T0 group (6,4 and 0,31). It was observed that the biomimetic coating resulted in the formation of apatite globules heterogeneously distributed on the surface of the material and that this treatment did not significantly alter the flexural strength and Weibull modulus of the composite Y-TZP/TiO2. It is concluded that the addition of titania affects the studied properties of the powder and discs of the composite Y-TZP/TiO2. Also, the composite can be coated with a layer of calcium phosphate without affecting its structural reliability.

Nos últimos anos as cerâmicas à base de zircônia, além de outras aplicações, têm sido empregadas em próteses. Isso se deve as suas características como, biocompatibilidade, boa resistência à corrosão e ao desgaste, e tenacidade á fratura. Suas propriedades ópticas permitem reproduzir as características estéticas dos dentes naturais. A resistência da zircônia está relacionada à sua microestrutura, que por sua vez esta relacionada com as características dos pós iniciais. Nesse trabalho foi obtido pó de zircônia estabilizada com ítria pelo processo sol-gel. O tamanho de partículas obtidas foi aproximadamente 2,5 ?m, com zircônia predominantemente na fase tetragonal. O pó foi compactado e sinterizado a 1550°C por 120 minutos. Nestas condições as amostras apresentaram densidade relativa 98%, tamanho médio de grão 0,56 ?m, e predominantemente na fase tetragonal. Foram realizados ensaios em amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas em líquido corpóreo simulado. O módulo de ruptura obtido foi aproximadamente 482 e 560 MPa, a dureza 8,4 e 9,8 GPa e tenacidade á fratura 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, para as amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas respectivamente. Também, foi estudado o comportamento à molhabilidade da zircônia sintetizada e sinterizada com água e com fluido corpóreo, mostrando-se excelentes resultados para aplicações biomédicas. Com os resultados obtidos pode-se supor que a zircônia sintetizada é um material promissor para produção de cerâmicas para aplicações biomédicas. / Zirconia based ceramic has been used, besides other applications, in implants due to good strength, good fracture toughness, high wear and corrosion resistance and excellent biocompatility. Its properties permit to reproduce the esthetic characteristics of natural teeth. The zirconia resistance is related with microstructure, that in turn this related with the characteristics of the initials powders. In this work was obtained powder of yttria-stabilized zirconia by sol-gel process. The particles average size 2,5 ?m, in the tetragonal phases. The powders were compacted and sintered at 1550° for 120 minutes. Considering this condition, relative density 98% was reached, the samples presented average grain size 0,56 ?m, and predominantly in the tetragonal phases. Sintered samples and sintered and treated in the simulated body fluid were tested. The flexural strength obtained were 482 and 560 MPa, the hardness 8,4 and 9,8 GPa and fracture toughness 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, for sintered samples and sintered and treated respectively. Also, was studied the wetability behavior of the sintered zirconia with water and simulated fluid, showing excellent results for biocompatibility application. With obtained results can be supposed the sintetized zirconia is promissory material to biomedical applications.

Atualmente os implantes passaram a ser uma opção viável de tratamento para se obter uma adequada reabilitação oral, sendo que a estética tem se tornado um fator de grande importância na Odontologia. Os pilares em zircônia tem-se apresentado como uma boa alternativa que vem preencher o fator estético, não contemplado pelos pilares metálicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência à fratura dos pilares de zircônia personalizados e não personalizados e o efeito da ciclagem termomecânica sobre a adaptação marginal, perda de torque e resistência à cimentação destes pilares. Para avaliar a resistência à fratura, 18 implantes cone morse foram utilizados e estes foram divididos em três grupos: GZr: 6 conjuntos implantes/pilares em zircônia; GZrp: 6 conjuntos implante/pilares em zircônia personalizados e GTi: 6 conjuntos implante/pilares em titânio (controle). Os conjuntos implante/pilar foram submetidos à carga compressiva oblíqua em máquina universal de ensaios, com célula de carga de 500kgf e velocidade de 0,5mm/min, em angulação de 30°. Para avaliar os efeitos da ciclagem termomecânica foram utilizados 24 implantes cone morse e estes foram divididos em três grupos: GZr: 8 conjuntos implantes/pilares em zircônia; GZrp: 8 conjuntos implante/pilares em zircônia personalizados e GTi: 8 conjuntos implante/pilares em titânio (controle). Os pilares foram instalados com o torque recomendado pelo fabricante (15Ncm). Coroas cerâmicas foram confeccionadas para todos os grupos. A adaptação marginal das coroas foi avaliada antes e após a ciclagem termomecânica e a resistência de cimentação das coroas foi avaliada após a ciclagem termomecânica através do ensaio de tração. Os conjuntos foram submetidos a 1.000.000 ciclos mecânicos e 8.400 ciclos térmicos. A análise estatística utilizada para o teste de resistência à fratura foi Anova com teste complementar de Tukey. O Grupo GZrp apresentou resistência a fratura significantemente maior que GZr (p=0,009) e o GZr foi semelhante ao GTi. Para a análise da perda de torque e adaptação marginal foi utilizado o modelo linear de efeitos mistos. Para a adaptação marginala análise estatatística revelou haver diferença entre os grupos GZrp e GTi (após ciclagem p=,010) porém não houve diferença dentro do mesmo grupo nos diferentes tempos (antes e após ciclagem termomecânica). Para a perda de torque a análise estatística revelou não haver diferenças significantes, antes e após a ciclagem termomecânica, dentro dos grupos, porém entre os grupos houve diferenças estatísticas entre GZr e Gti antes da ciclagem . Para a análise da resistência de cimentação das coroas foi utilizado ANOVA e este revelou não haver diferenças significantes entre os grupos. Sendo assim, conclui-se que a personalização dos pilares de zircônia não afeta suas propriedades mecânicas, e que o comportamento dos pilares de zircônia é semelhante aos pilares de titânio o que viabiliza o seu uso clínico. / Now implants have been a viable option of treatment for reaching an adequate oral rehabilitation, once the aesthetic have become a factor of great importance in Dentistry. The zirconia abutments have appeared as a good alternative to fill the aesthetic factor that is not present in the metallic abutments. The aim of the present study was to evaluate the fracture strength of customized and not customized zirconia abutments and the effect of thermomechanical cycling in the marginal fit, torque loss and cementation resistance of these abutments. For fracture strength evaluation, 18 morse taper implants were used and divided into three groups: GZr: 6 sets of implants/zirconia abutments; GZrp: 6 sets of implants/customized zirconia abutments and GTi: 6 sets of implants/titanium abutments (control). The sets were submitted to compressive oblique loading in universal testing machine, with a load cell of 500kgf and 0.5mm/min speed, in a 30 degree angulation. For evaluation of the thermomechanical cycling effect, 24 morse taper implants were used and divided into three groups: GZr: 8 sets implants/zirconia abutments; GZrp: 8 sets implants/customized zirconia abutments and GTi: 8 sets implants/titanium abutments (control). The abutments were installed with the torque recommended by the manufacturer (15Ncm). Ceramic crowns were made for all groups. The marginal fit of crowns was evaluated before and after thermomechanical cycling and the cementation resistance of crowns was evaluated after thermomechanical cycling by tensile strength test. The sets were submitted to 1,000,000 mechanical cycles and 8,400 thermal cycles. The fracture strength data were statistically analyzed by ANOVA and Tukey\'s test. The GZrp group presented fracture strength statistically greater than GZr (p=.009) and GZr was similar to GTi. Marginal fit and torque loss data were analyzed by mixed linear model. In the marginal fit, significant difference was noted between GZrp and GTi (after: p=.010), but no difference was noted in the group at different times (before and after thermomechanical cycling).For torque loss, no significant difference was noted before and after thermomechanical cycling in the groups, but significant difference was noted between Gzrp and GTi after thermomechanical cycling. Cementation resistance of crowns was analyzed by ANOVA and no significant difference was noted among the groups. Thus, it was concluded that customization of zirconia abutments does not affect their mechanical properties, and the behavior of zirconia abutments is similar to titanium ones, enabling its clinical use.