Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Carlos Alberto Baldan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EliasJunior_Antonio_M.pdf: 3083167 bytes, checksum: f6bea29b3a45a17156c136bda7644b30 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam com um transformador e com material supercondutor de alta temperatura crítica (HTS) em forma de fita. Neste caso utilizou-se a fita supercondutora do composto de YBCO. Neste trabalho é apresentado um resumo da evolução da supercondutividade desde a origem dos materiais supercondutores de baixa temperatura crítica (LTS) até os de alta temperatura crítica (HTS), as fitas supercondutoras de segunda geração (2G), seus processos de produção, suas composições e suas propriedades. Também faz parte desta dissertação um estudo sobre diferentes equipamentos utilizados para limitar a corrente elétrica em sistemas de energia elétrica aprofundando o estudo sobre limitadores de corrente elétrica supercondutores que funcionam usando transformador. Por fim, simulou-se a operação do limitador de corrente elétrica em questão acoplado ao sistema elétrico usando o pacote MATLAB/Simulink/SimPowerSystems. A simulação foi baseada em características reais dos elementos do sistema, como transformador de distribuição e no comportamento resistivo do material supercondutor de alta temperatura crítica de YBCO / Abstract: This work presents a study about transformer type superconductive fault current limiter using high critical temperature (HTS) tape. In this case the YBCO superconductive tape was used. The history of superconductivity since the beginning of low temperature (LTS) superconductive materials until the high critical temperature superconductive second generation (2G) tapes is presented, also their production process and their compositions are studied. It is part of this work a study about different equipments used to limit the electrical current in electrical power systems going deeply in the transformer type superconductive fault current limiter. Finally, the operation of superconductive electrical current limiter coupled to the electrical power system using MATLAB/Simulink/ SimPowerSystems was simulated. The simulation was based on the real characteristics of power system elements, as distribution transformer and on the resistive behavior of high critical temperature superconductive material of YBCO type / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Yakov Kopelevich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T06:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_JoseHenriqueSpahn_D.pdf: 5364307 bytes, checksum: 44e67178d370c766c3590449819c50e7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nesta tese de doutorado estudamos a dinâmica e as propriedades de aprisionamento de vórtices em supercondutores de alta temperatura crítica. Encontramos o desaparecimento com a diminuição do tamanho da amostra do efeito chamado segundo pico na magnetização, um aumento na largura do "loop" de magnetização em função do campo magnético aplicado. Mostramos que este efeito pode ser explicado pela teoria da instabilidade termo-magnética, onde o movimento tipo avalanche dos vórtices causa um aumento local da temperatura, que quando não dissipado, resulta em uma diminuição da magnetização irreversível. Através de medidas de resistência não local identificamos correlações vórtice-vórtice acima da fronteira de transição de primeira ordem. Identificamos esta fronteira como uma transição de desancoramento da rede de vórtices da rede atômica, ou seja, uma transição entre um estado de vórtices menos ordenado e um estado mais ordenado dos vórtices. Identificamos também que a transição de fusão da rede de vórtices pode ocorrer bem acima da fronteira de transição de primeira ordem. Medidas da magnetização e resistência basal em função da temperatura e campo magnético em grafite mostraram evidências da ocorrência de instabilidades supercondutoras. Transição induzida por campo magnético entre um comportamento tipo metálico para um comportamento tipo semicondutor da resistência basal acontece em um campo Hc~1 kOe aplicado paralelo ao eixo-c cristalográfico. A análise dos dados usando uma teoria de escala revelou uma grande similaridade entre esta transição e a medida em filmes finos supercondutores e outros sistemas 2D, porém esta transição em grafite é observada em temperaturas duas ordens de grandeza maiores / Abstract: In this thesis we have studied dynamics and pinning properties of the vortex matter in high temperature superconductors. It is found that the second magnetization peak (SMP) effect, an increase in the magnetization hysteresis loop width in Bi2212 single crystals vanishes with decreasing the crystal size. We showed that this effect is not related to the critical current enhancement but can be well explained within a framework of the thermomagnetic instability theory, where the avalanche-like motion of the vortices causes a local increase of the temperature, that if not dissipated, results in a decrease of the irreversible magnetization. Through non-local in-plane resistance measurements we have concluded on vortex-vortex correlations above the first order transition (FOT) boundary. We identified the FOT with a decoupling transition of the flux line lattice from the atomic lattice, that is the transition from a relatively disordered vortex state to a more ordered vortex lattice state. Our results suggest also that the melting transition of the flux line lattice can occur well above the first order transition boundary. Basal plane resistance Ra ( H, T) and magnetization M ( H, T) measurements performed on graphite provide evidence for superconductivity instability occurring in this material. In particular, we have found a magnetic-field-induced transition from metallic- to semiconductor-type resistance behavior. The analysis of the data using a scaling theory revealed a striking similarity between this transition and that measured in thin-film superconductors and other 2D systems. However, in contrast to those materials, the transition in graphite is observable at almost two orders of magnitude higher temperatures / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7890_1.pdf: 4449935 bytes, checksum: 6ac8b6b694f8f7afba637c3737735944 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Os supercondutores de alta temperatura crítica (High Temperature Superconductors - HTSC) a base de óxido de cobre têm sido amplamente estudados através do efeito de substituição e/ou dopagem. Estes estudos têm mostrado ser de grande importância para a compreensão do fenômeno da supercondutividade nesses compostos. A supercondutividade nesses compostos é localizada nas camadas bidimensionais de CuO2. A dopagem com óxidos de metais da série 3-d revela que é possível obter um aumento da corrente crítica mesmo quando se tem um decréscimo na temperatura de crítica (Tc). Neste trabalho, estudamos o efeito da substituição do CuO por MS (M = Zn e Ni) no composto Ca0,5LaBa1,5Cu3O7−δ (CLBCO). As amostras foram preparadas por reação do estado sólido usando-se óxidos e sulfetos metálicos com alto grau de pureza. As amostras foram caracterizadas estruturalmente por difração de raiosx (DRX) com análise de Rietveld, microestruturalmente por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por estudo de dispersão de energia de raios-x (EDX). Foram estudadas também as propriedades supercondutoras por medidas de susceptibilidade ac, magnetização dc e de resistividade elétrica. A análise de DRX indica que todas as amostras apresentam estrutura tetragonal, com simetria de grupo espacial P4/mmm, independente da concentração do dopante. A MEV revela que os grãos possuem morfologia aproximadamente retangular e que o tamanho diminui com o aumento da dopagem. O EDX revela a presença de impurezas, em pequena concentração, e que o ZnS e o NiS são incorporados no composto. As medidas das propriedades supercondutoras mostraram que há um grande decréscimo de Tc quando comparado ao mesmo sistema dopado com óxidos dos elementos (Zn e Ni). No capítulo 1, é feita uma descrição da evolução histórica dos principais fatos ocorridos no desenvolvimento da supercondutividade desde sua descoberta até os dias atuais. No capítulo 2, fazemos uma evolução histórica das principais teorias usadas para descrever o estado supercondutor desde sua descoberta, com exceção da teoria BCS. No capítulo 3, descrevemos a formação da estrutura cristalina dos supercondutores a base de cobre juntamente com as suas principais propriedades físicas. Enfatizamos a formação da estrutura dos compostos conhecidos como YBCO e do composto CLBCO, e detalhamos as principais propriedades do efeito de dopagem observado no composto CLBCO. No capítulo 4, descrevemos detalhadamente as técnicas experimentais usadas no desenvolvimento deste trabalho. No capítulo 5, descrevemos o processo de preparação das amostras bem como o uso das técnicas para caracterização das propriedades estruturais, microestruturais e supercondutoras. Apresentamos e discutimos os principais resultados obtidos. No capítulo 6, apresentamos as conclusões do nosso trabalho

Orientador: Cecilia A. C. Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_BeatrizLuci_D.pdf: 8612737 bytes, checksum: 5b82e95884b98b376d5146b5ea2586e9 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Apesar dos 30 anos de história, engenheiros e pesquisadores continuam procurando soluções para problemas que persistem até os dias de hoje, em relação à resistência ao desgaste de superfícies articuladas e à fixação aos tecidos ósseos de implantes ortopédicos de quadril. Esses problemas estão interligados, desde que a formação de grandes partículas nas articulações é o principal fator responsável pela perda da prótese e a qualidade da fixação do implante determina a produção dessas partículas. O material das amostras, analisadas neste trabalho, foi um dos empregados atualmente em próteses totais de quadril não cimentadas, ou seja, liga Ti6Al-7Nb revestida de hidroxiapatita (HA), aplicada através da técnica de aspersão por plasma. O principal objetivo deste trabalho foi apresentar uma alternativa para a avaliação da resistência da interface, utilizando-se uma nova técnica, rápida e confiável. As informações contidas estão relacionadas à técnica de deposição de materiais em forma de pó através de aspersão por plasma; ao estudo da resistência à adesão da HA sobre a liga de titânio através de ensaio de nanorisco e à caracterização superficial das amostras por determinação da rugosidade superficial, difração de raio-X e imagens do Microscópio Eletrônico de Varredura / Abstract: In spite of 30 years of history, engineers and researchers in general, are still trying to find solutions for the problems related to wear resistance of sliding surfaces and related to biological attachment of hip prostheses. These two questions are connected since the debris released in the joints are the main factor for loosing the prostheses and the fixation quality determines the production of those debris. The samples analyzed on this work were made of materials presently applied on hip prostheses like Ti-6Al-7Nb alloy with hydroxyapatite coating applied by plasma spray method. The main purpose of this work was to present an alternative to analyze the adhesion strength between the HA and the Ti-6Al-7Nb alloy using a new technique, fast and reliable. The information presented are related to the plasma spray' s deposition technique using powdered materials, to the evaluation of the interface between the two materials through the nanoscratch test and to the surface characterization using a mechanical profiler (profilometer), an X-Ray Diffract meter and a Scanning Electron Microscope / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

[ES] La presente tesis se enmarca en el ámbito del uso y almacenamiento de energías renovables. El objetivo es desarrollar los materiales y la tecnología necesaria para transformar los excedentes eléctricos derivados de fuentes renovables intermitentes (solar, eólica, etc.) en combustibles, principalmente en hidrógeno. Este tipo de procesos permitiría un uso más racional y descentralizado de fuentes renovables a través de su almacenamiento energético en forma de combustibles totalmente limpios y más fáciles de almacenar, transportar y de reconvertir en electricidad cuando sea requerido. Asimismo, este proceso permitiría utilizar grandes cantidades de CO2 contribuyendo a la reducción de gases de efecto invernadero. El sistema a desarrollar se basa en electrolizadores de alta temperatura (>600 °C) y alta presión de vapor (75% de H2O) compuestos principalmente por cerámicas protónicas (PCEC) con alta capacidad catalítica, concretamente el material electrolito BaCe0.2Zr0.7Y0.1O3-ð (BCZY27). Se han propuesto diferentes materiales como electrodos para PCECs, que comprenden conductores mixtos iónicos-electrónicos como La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-ð (LSCF), así como materiales mayoritariamente electrónicos, La0.8Sr0.2MnO3-ð (LSM) y La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3-ð (LSCM). Se estudió la naturaleza de las etapas limitantes de la velocidad de reacción del ánodo LSM/BCZY27 con el efecto de la pO2 y la pH2O. Además, se optimizó la velocidad de operación en el modo de electrólisis a alta presión de vapor al (1) ajustar su actividad catalítica a través de la infiltración del electrodo con nanopartículas catalíticas; y (2) la activación electroquímica de las especies en la superficie aplicando una corriente neta a través del electrodo. Los diferentes óxidos infiltrados produjeron el cambio de las propiedades electroquímicas del electrodo, siendo el catalizador Pr6O11-CeO2 el que consiguió disminuir resistencia de polarización (Rp) del electrodo LSM/BCZY27 60/40 % v/v sin infiltrar dando un mejor resultado. Para una mayor comprensión acerca de los principios de electrólisis y co-electrólisis para la operación en montajes PCEC, la celda asimétrica formada por el ánodo LSM/BCZY27 60/40 infiltrado con Pr6O11-CeO2 y un cátodo de Pt se caracterizó por medio de voltamperometría (curvas i-V) y medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en los modos de pila de combustible y electrolizador. Además, se realizaron experimentos de electrólisis y co-electrólisis a 700 °C con un 3 y un 7.5% de H2O donde se determinó la eficiencia farádica y se demostró el efecto positivo de la adición de CO2 en la resistencia de la celda. Finalmente, se mejoró el comportamiento electroquímico de los materiales LSCM/BCZY27 y LSM/BCZY27, activando el electrodo poroso con diferentes nanopartículas catalíticas, en atmósferas oxidantes y, especialmente, en reductoras (50% H2 y 9% CH4-10% H2) con un 3% de H2O. Los mejores resultados electroquímicos para todas las condiciones de operación se obtuvieron para los electrodos infiltrados con Pt/CeO2, siendo notablemente mejor para el compuesto LSM/BCZY27 pese a su inestabilidad redox. El electrodo LSCM/BCZY27 ofreció mejor estabilidad redox pero se comprobó que al realizar ciclos aire-hidrógeno a 700 °C, el composite LSM/BCZY27 recupera su valor inicial de Rp al reoxidarse, demostrando que su degradación en condiciones reductoras no es irreversible. Por lo tanto, los resultados demostraron que la adición de nanopartículas de Pt/CeO2 en los electrodos que funcionan tanto como pila de combustible como electrolizador, son una ruta prometedora para mejorar el rendimiento de las celdas electroquímicas reversibles basadas en cerámicas protónicas (RePCEC). Además, podrían ser empleados en reacciones donde una reacción oxidativa es necesaria. / [CA] La present tesi s'emmarca en l'àmbit de l'ús i emmagatzematge d'energies renovables. L'objectiu és desenvolupar els materials i la tecnologia necessària per a transformar els excedents elèctrics derivats de fonts renovables intermitents (solar, eòlica, etc.) en combustibles, principalment en hidrogen. Aquest tipus de processos permetria un ús més racional i descentralitzat de fonts renovables a través del seu emmagatzematge energètic en forma de combustibles totalment nets i més fàcils d'emmagatzemar, transportar i de reconvertir en electricitat quan siga demandat. Així mateix, aquest procés permetria donar ús a grans quantitats de CO2 contribuint a la reducció de gasos d'efecte d'hivernacle. El sistema a desenvolupar es basa en electrolitzadors d'alta temperatura (>600 °C) i alta pressió de vapor (75% d'H2O) compostos principalment per ceràmiques protòniques (PCEC) amb alta capacitat catalítica, concretament el material electròlit BaCe0.2Zr0.7Y0.1O3-ð (BCZY27). S'han proposat diferents materials com a elèctrodes per a PCECs, que comprenen conductors mixtos iònics-electrònics com La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-ð (LSCF), així com materials majoritàriament electrònics, La0.8Sr0.2MnO3-ð (LSM) i La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3-ð (LSCM). Es va estudiar la naturalesa de les etapes limitants de la velocitat de reacció de l'ànode LSM/BCZY27 amb l'efecte de la pO2 i la pH2O. A més, es va optimitzar la velocitat d'operació en la manera d'electròlisi a alta pressió de vapor al (1) ajustar la seua activitat catalítica a través de la infiltració de l'elèctrode amb nanopartícules catalítiques; i (2) l'activació electroquímica de les espècies en la superfície aplicant un corrent net a través de l'elèctrode. Els diferents òxids infiltrats van produir el canvi de les propietats electroquímiques de l'elèctrode, sent el catalitzador Pr6O11-CeO2 el que va aconseguir disminuir la resistència de polarització (Rp) de l'elèctrode LSM/BCZY27 60/40% v/v sense infiltrar donant un millor resultat. Per a una major comprensió sobre els principis d'electròlisis i co-electròlisis per a l'operació en PCEC, la cel·la asimètrica formada per l'ànode LSM/BCZY27 60/40 infiltrat amb Pr6O11-CeO2 i un càtode de Pt es va caracteritzar per mitjà de voltamperometria (corbes i-V) i mesures d'espectroscòpia d'impedància electroquímica (EIS) en les maneres de pila de combustible i electrolitzador. A més, es van realitzar experiments d'electròlisis i co-electròlisis a 700 °C amb un 3 i un 7.5% d'H2O on es va determinar l'eficiència faràdica i es va demostrar l'efecte positiu de l'addició de CO2 en la resistència de la cel·la. Finalment, es va millorar el comportament electroquímic dels materials LSCM/BCZY27 i LSM/BCZY27, activant l'elèctrode porós amb diferents nanopartícules catalítiques, en atmosferes oxidants i, especialment, en reductores (50% H2 i 9% CH4-10% H2) amb un 3% d'H2O. Els millors resultats electroquímics per a totes les condicions d'operació es van obtenir per als elèctrodes infiltrats amb Pt/CeO2, sent notablement millor per al compost LSM/BCZY27 malgrat la seua inestabilitat redox. L'elèctrode LSCM/BCZY27 va oferir millor estabilitat redox però es va comprovar que en realitzar cicles aire-hidrogen a 700 °C, el composite LSM/BCZY27 recupera el seu valor inicial de Rp al reoxidarse, demostrant que la seua degradació en condicions reductores no és irreversible. Per tant, els resultats van demostrar que l'addició de nanopartícules de Pt/CeO2 en els elèctrodes que funcionen tant com pila de combustible com electrolitzador, són una ruta prometedora per a millorar el rendiment de les cel·les reversibles basades en ceràmiques protòniques (RePCEC). Alhora, el elèctrodes podrien ser emprats en reaccions on una reacció oxidativa és necessària. / [EN] The present thesis is part of the field renewable energy use and storage. The objective is to develop new materials and the technology necessary to transform electrical surpluses derived from intermittent renewable sources (solar, wind, etc.) into fuels, mainly hydrogen. This type of process would allow a more rational and decentralized use of renewable sources through its energy storage in the form of totally clean fuels and easier to store, transport and convert into electricity when they are demanded. Likewise, this process would allow the use of large amounts of CO2, contributing to the reduction of greenhouse gases (GHG). The system to be developed is based on high temperature electrolyzers (>600 °C) and high steam pressure (75% H2O) composed mainly of proton ceramics (PCEC) with high catalytic capacity, specifically BaCe0.2Zr0.7Y0.1O3-ð (BCZY27) electrolyte material. Different materials have been proposed as electrodes for PCECs, including mixed ionic-electronic conductors such as La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-ð (LSCF), as well as mostly electronic materials, La0.8Sr0.2MnO3-ð (LSM) and La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3-ð (LSCM). The nature of the rate determining steps in the LSM/BCZY27 anode with the effect of pO2 and pH2O was investigated. In addition, the reaction rate was optimized in high steam pressure electrolysis mode by (1) adjusting its catalytic activity through the electrode infiltration with catalytic nanoparticles; and (2) electrochemical activation of surface species by applying a net current through the electrode. The different infiltrated oxides produced a change in the electrode electrochemical properties, with Pr6O11-CeO2 catalyst being able to decrease the LSM/BCZY27 60/40 % v/v backbone polarization resistance (Rp), showing the best electrochemical performance. For a better understanding of the electrolysis and co-electrolysis mode for operation in PCECs, a model electrolysis cell was assembled using LSM/BCZY27 60/40 infiltrated with Pr6O11-CeO2 as an anode and a porous Pt layer as a cathode. The cell was characterized by means of voltamperometry (i-V curves) and Electrochemical Impedance Spectroscopy measurements (EIS) in both fuel cell and electrolysis mode. In addition, electrolysis and co-electrolysis experiments were performed at 700 °C with 3 and 7.5% H2O. The faradaic efficiency was determined and the positive effect of the addition of CO2 on cell resistance was demonstrated. Finally, the LSCM/BCZY27 and LSM/BCZY27 electrochemical performance was improved activating the porous electrode with different catalytic nanoparticles, in oxidizing and, especially, in reducing conditions (50% H2 and 9% CH4-10% H2) with 3% H2O. The best electrochemical performance was obtained for both electrodes infiltrated with Pt/CeO2 in all operating conditions, being better for the LSM/BCZY27 electrode despite its redox instability. The LSCM/BCZY27 electrode offered better redox stability but the LSM/BCZY27 composite recovers its initial Rp value when air-hydrogen cycles are performing at 700 °C, demonstrating that its degradation under reducing conditions is not irreversible. Therefore, the results showed that the addition of Pt/CeO2 catalytic nanoparticles in the electrodes that works in both fuel cell and electrolysis mode, are a promising route to improve the performance of reversible proton ceramic electrolyzer cells (RePCEC). In addition, both electrode infiltrated materials could be used in reactions where an oxidative reaction is necessary. / Bausá Martínez, N. (2020). Electrolizadores de alta temperatura basados en cerámicas protónicas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147114 / TESIS

Este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento mecânico em elevadas temperaturas do aço ASTM A-297 Gr HP modificado ao nióbio. Este tipo de aço é utilizado em suportes de tubos que permanecem longos períodos de tempo expostos em temperaturas de operação próximas a 900ºC. Nesta pesquisa, foram estudadas a microestrutura, a resistência mecânica, a tenacidade ao impacto e a resistência à fadiga, considerando o efeito da temperatura de ensaio. Para a avaliação do efeito da temperatura e tempo de permanência na microestrutura e, consequentemente, nas propriedades mecânicas, foram realizados ensaios de dureza, tração e impacto para cada uma das condições apresentadas. Todas as condições do material envelhecido apresentaram a presença de precipitados nos contornos interdendríticos e precipitados secundários no seio da matriz austenítica, fazendo com que o material elevasse seus parâmetros de resistência mecânica, quando comparado com a condição de como-recebido (CR). Após esta etapa, foi estudado o comportamento mecânico em temperaturas elevadas, apenas para as condições CR e T1000 (envelhecido a 927°C durante 1000 horas). Ensaios mecânicos de tração, impacto e fadiga (E-N e da/dN-\'delta\'K) foram realizados nas seguintes temperaturas: 25ºC, 871ºC, 899ºC, 927ºC, 954ºC e 982ºC. Para a avaliação dos ensaios de impacto, utilizaram-se corpos de prova Charpy do tipo convencional (presença do entalhe) e pré-trincados (entalhe mais pré-trinca). Em todas as temperaturas de ensaio de tração, observou-se que a condição T1000 resultou em aumento do valor dos parâmetros de resistência mecânica e diminuição da sua ductilidade, em relação à condição CR. Em ensaios nas temperaturas elevadas, observou-se que a precipitação de carbetos secundários na matriz austenítica da condição T1000 é capaz de evitar uma queda acentuada dos parâmetros de resistência mecânica, quando comparada com a condição CR. As duas condições (CR e T1000) mostraram-se sensíveis à presença de um concentrador de tensão (entalhe mais pré-trinca), quando submetidas a ensaios de impacto. Os resultados de tração e impacto corroboram as evidências fractográficas encontradas para cada condição, indicando que há uma maior parcela de fratura dúctil nas amostras ensaidas em temperaturas elevadas do que na temperatura ambiente. Em relação ao comportamento em fadiga do material, observou-se que a vida em fadiga do material ensaiado em 25ºC foi muito maior do que a 927ºC, principalmente na região de fadiga de alto ciclo. Este fato pode ser atribuído a dois fatores dependentes do tempo: nucleação prematura decorrente de uma significativa redução do limite de escoamento e devido ao efeito da oxidação superficial das bandas de deslizamento permanentes. Os ensaios de propagação de trinca por fadiga mostraram que a taxa da/dN foi maior na temperatura de 927ºC do que em 25ºC, devido ao fato da maior ductilidade que o material apresenta em elevadas temperaturas, associado aos efeitos de oxidação e de fluência. Alguns resultados de fadiga de baixo ciclo foram confrontados com modelos teóricos de plasticidade. As curvas teóricas foram capazes de simular relativamente bem os resultados experimentais. / This work aims to study the mechanical behavior at high temperatures of ASTM A-297 Gr HP steel changed with niobium. This type of steel is used for pipe supports that remain exposed long periods of time at operating temperatures near 900°C. In this study, was studied the microstructural composition, the mechanical strength, impact toughness and fatigue resistance, considering the effect of temperature test. To evaluate the effect of temperature and residence time in the microstructure and hence the mechanical properties were performed hardness, tensile and impact test for each of the conditions presented. All conditions of the aged material showed the presence of precipitates in the interdendritic boundaries and secondary precipitates within the austenitic matrix, causing the material to elevate its mechanical strength, compared to CR condition. After this step was studied the mechanical properties at elevated temperatures only for the conditions CR and T1000 (aged at 927°C for 1000 hours). Tensile, impact and fatigue tests (E-N and da/dN-\'delta\'K), were performed at the following temperatures: 25°C, 871ºC, 899ºC, 927ºC, 954ºC and 982°C. To evaluate the impact tests, were used Charpy specimens of the conventional type (presence of the notch) and pre-cracked (pre crack more notch). In all test temperatures of traction, it was observed that the T1000 condition resulted in an increase of the value of mechanical strength and reduction of its ductility, compared to CR conditions. In tests at elevated temperatures, it was observed that the precipitation of carbides in the austenitic matrix of the secondary condition T1000 is able to avoid a sharp decline in mechanical strength compared with the proviso CR. The two conditions (CR and T1000) were sensitive to the presence of a stress raiser (notch further pre-crack) when subjected to impact tests. The results of tensile and impact fractographies corroborate the evidence found for each condition, indicating a greater share of ductile fracture in testing samples at elevated temperatures than at room temperature. Regarding the fatigue behavior of the material, it was found that the fatigue life of the material tested at 25°C was much greater than 927°C, especially in the region of high cycle fatigue. This fact can be attributed to two factors dependent on the time: premature nucleation due to a significant reduction in yield strength and due to the effect of surface oxidation of permanent slip bands. The tests of crack propagation by fatigue showed that the rate da/dN was greater at a temperature of 927°C than at 25°C, because of higher ductility that the material exhibits at high temperatures associated with the effects of oxidation and creep.

Sistemas mecânicos propulsivos, como as turbinas a gás estacionárias, operam em elevadas pressões (da ordem de 30 atm) e temperaturas (800C). Estes dois parâmetros são fundamentais no rendimento de motores térmicos que hoje exige uma demanda em aumentar e melhorar as condições destes motores para operarem em regimes de temperatura e pressão ainda mais elevados. Neste tipo de motores (turbinas a gás) coexistem sofisticados sistemas de refrigeração e revestimentos do tipo barreiras térmicas, as assim chamadas TBCs, os quais permitem que as superligas que compõem os componentes do motor possam responder adequadamente às solicitações mecânicas e térmicas durante a operação da turbina. A utilização dos revestimentos de barreiras térmicas, em conjunto com sistemas de refrigeração, permite que estes engenhos operem em temperaturas acima da temperatura de fusão de alguns dos metais das superligas que compõem os elementos do motor, que são da ordem ou superiores a 250C. Como exemplo pode-se citar os primeiros estágios de palhetas de turbinas de alta pressão. Além disso, o emprego destas barreiras térmicas, reduzem a temperatura de trabalho do metal, e como resultado há um aumento da vida útil dos componentes do motor . Durante a operação, as palhetas das turbinas a gás são expostas a tensões térmicas e processos de oxidação e corrosão a altas temperaturas pelos gases provenientes da câmara de combustão do motor. Para proporcionar proteção contra a oxidação e corrosão das super ligas que compõem estas palhetas, entre outros componentes do motor, são aplicadas barreiras térmicas sob a forma de depósitos de filmes finos ou, de outra forma, interdifusão metálica. Por exemplo, a difusão de alumínio metálico na superliga é atualmente um dos processos mais empregados na formação desta barreira tendo sido estimado que o produto da reação do alumínio com o níquel da superliga, denominado Aluminide, é utilizado em cerca de 80% dos perfis aerodinâmicos destes motores revestidos. Os componentes mecânicos destas turbinas são ligas de titânio, denominadas superligas. Estas ligas contém níquel em sua estrutura que reagem com o alumínio formando NiAl. Aumentando, desta forma, a atividade do alumínio, que é o elemento fonte para a camada protetora de alumina (Al2O3) na superfície do componente da turbina. Convencionalmente, a difusão do revestimento do aluminide é formada pelo processo de cementação em caixa, onde um pacote contendo alumínio metálico, finamente dividido (pó), reage à alta temperatura com o próprio componente da superliga (Ni). Normalmente, forma-se um revestimento exterior a região inter-metálica ?-NiAl e uma inter-difusão na região de interface do revestimento/substrato. O objetivo deste trabalho de pesquisa consiste em investigar os benefícios da aplicação de duas camadas de revestimento do tipo difusão de alumínio pela superliga nas palhetas de alta pressão de turbinas aeronáuticas com o propósito de reforçar a resistência das ligas formadas, a base de níquel, aos processos de oxidação e a corrosão à altas temperaturas e pressão, e desta forma, estimar a vida útil destes motores aeronáuticos. Como resultado, observou-se que a duplicação da espessura da barreira térmica em amostras de aerofólios a base de uma liga denominada IN-738, submetidas a teste de vôo em um mesmo motor, retiradas para análise após 25.000 horas de operação, praticamente não houve corrosão da peça. O aerofólio assim revestido não apresentou formas de desgaste na sua superfície, apesar de ter apresentado uma diminuição da espessura.

O uso de compósito carbono-carbono reforçado com fibras de carbono (CRFC) em altas temperaturas e ambientes antioxidantes pode ser viabilizado pela aplicação de um recobrimento cerâmico com gradiente de composição entre carbeto de boro (B4C) e carbeto de silício (SiC).A aplicação do recobrimento com gradiente de composição fornece a proteção em uma ampla faixa de temperaturas. Em temperaturas intermediárias esta ocorre pelo mecanismo de auto proteção, que envolve a oxidação de fases ricas em boro abaixo da superfície do recobrimento, formando vidros de boro e borosilicatos que selam as trincas inerentes ao tipo de recobrimento, e em altas temperaturas pela formação de uma fina camada de SiO2 resultante da oxidação do SiC na superfície. A conversão do carbono em carbetos cerâmicos, na superfície do compósito, se dá pela reação deste com as espécies gasosas oriundas das reações entre os componentes da mistura cementante, SiC + ZrB2 + Al2O3, que ocorrem em altas temperaturas com a conseqüente liberação de SiO, B2O e Al. Os gases reativos formam com o carbono as fases B4C, Al4C3, SiC e Al8B4C7 em temperaturas que vão de 1300 a 1600oC. As prováveis reações de formação dos gases reativos e as reações de conversão do carbono são propostas com base em analises por difração de raios-x e considerações termodinâmicas. A alumina (Al2O3) da mistura cementante é responsável pelas reações de dissociação e oxidação de SiC e ZrB2, atuando como elemento essencial para a formação do recobrimento funcionalmente ativo.

A literatura específica destaca a dormência das sementes como fator dificultador do estabelecimento das pastagens de gramíneas forrageiras tropicais. A imersão das sementes em ácido sulfúrico (H2SO4), apesar de funcionalmente admitida como eficiente para promover a redução da dormência em sementes de braquiária, apresenta inconveniências relacionadas à segurança do trabalhador envolvido na aplicação e, adicionalmente, à preservação do meio ambiente com o descarte dos resíduos provenientes da operação. Dessa maneira, objetivando identificar alternativas para a superação da dormência, o presente estudo realizou comparações entre os efeitos fisiológicos de tratamentos térmicos (55, 65, 75 e 85 o C/5, 10 e 15 h) e químico (imersão em H2SO4/15 minutos) em sementes de Brachiaria dictyoneura cv. Llanero (Brachiaria humidicola cv. Llanero, segundo Renvoize et al., 1996). Para tanto, as sementes foram qualitativamente avaliadas (teor de água, germinação, tetrazólio, primeira contagem de germinação, emergência de plântulas, comprimento da parte aérea das plântulas e índice de velocidade de emergência) em duas épocas experimentais (início e final do armazenamento de 6 meses). Os usos do calor e do ácido sulfúrico constituem-se em alternativas para a redução da dormência das sementes e conseqüente favorecimento do desempenho fisiológico. Contudo, particularmente em relação ao calor, a deterioração pode ser acelerada durante o armazenamento. / Seed dormancy is emphasized in the literature as a problem for the establishment of tropical pasture grasses. Immersion of seeds in sulfuric acid (H2SO4) has been widely used and is effective in breaking dormancy of Brachiaria seeds, although this treatment raises inconveniences relating to the operator safety during application. Moreover, refusal of residues from this chemical treatment may become harmful to the environment. This essay aims to evaluate alternative seed treatments for overcoming dormancy, comparing physiological effects from heating treatments (55, 65, 75 and 85 o C, for 5, 10 and 15 hour) and chemical scarification (immersion in H2SO4 for 15 minutes) in seeds of Brachiaria dyctioneura cv. Llanero (Brachiaria humidicola cv. Llanero, according to Renvoize et al., 1996). Therefore, seeds were evaluated for their quality attributes (water content, germination, tetrazolium, first count of germination, seedling emergence, shoot length of seedlings, and emergence speed index), twice during the experiment (in the beginning and at the end of a six-month storage). Heating and sulfuric acid are alternative treatments for overcoming seed dormancy, consequently favoring physiological performance. However, particularly for the heating treatment, seed deterioration may be accelerated during storage.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renato Oliveira Fonseca parte 1.pdf: 1132416 bytes, checksum: bb0ea43d55be828e41ef6ecacd435f78 (MD5) Previous issue date: 2011-03-18 / This work aims at evaluating the degradation state in concretes located in a production unit at a steel plant, which were submitted to long periods of exposure to high temperature cycles from production process, by researching the effects on their physical and mechanical properties, and also the changes on their microstructure. In order to develop this experimental program, 2 lots of concrete samples were molded: the first one with compressive strength characteristic (fck) ≥ 30 MPa and water and cement relation w/c ≤ 0,55; the second one with compressive strength characteristic (fck) ≥ 40 MPa and water and cement relation w/c ≤ 0,45. These samples were exposed to similar termic cycles periods, placed at specific locations in the steel plant where high temperatures were identified on concrete structures from steel production process. During the evaluation period, the concrete samples were submitted to the same termic cycles that concrete structures are exposed. In addition, some control concrete samples were molded with the same technical features, but these ones were stored in water saturated with lime, in a room with temperature control in order to compare the result of both tests. After this step, all the concrete samples were submitted to laboratory tests for verification of compressive strength, elastic modulus, quantity of voids, water absorption, carbonation depth, adhesion of steel bar and microstructure verification. As a result, it was possible to observe that the termic cycles caused changes at concrete properties in the evaluated concrete samples. These changes provided the understanding of concrete state of degradation in several locations at a steel plant where there are high temperature cycles acting on the concrete / O objetivo do presente trabalho é avaliar o estado de degradação em concretos localizados em uma unidade de produção de usina siderúrgica, submetidos a períodos prolongados de exposição à ciclos de temperaturas elevadas provenientes do processo de produção, pesquisando os efeitos sobre propriedades físicas, mecânicas e alterações de sua microestrutura. Para o desenvolvimento do programa experimental, foram moldados 02 lotes de corpos de prova de concreto: o primeiro com fck ≥ 30 MPa e relação a/c ≤ 0,55, e o segundo com fck ≥ 40 MPa e relação a/c ≤ 0,45. Estes corpos de prova ficaram expostos a períodos de ciclos térmicos similares, em locais da Usina Siderúrgica onde previamente se identificou a incidência de elevadas temperaturas sobre as estruturas de concreto, proveniente do processo de produção do aço. Durante o período avaliado, os corpos de prova ficaram submetidos aos mesmos ciclos térmicos aos quais as estruturas de concreto existentes estão expostas. Também foram moldados corpos de prova de controle com mesmas características que os demais, os quais ficaram armazenados pelo mesmo período, submersos em água saturada com cal em sala com controle de temperatura, para permitir a comparação dos resultados dos ensaios. Após essa etapa, todos os corpos de prova foram submetidos a ensaios laboratoriais para verificação da resistência à compressão, módulo de elasticidade, índice de vazios, absorção de água, profundidade de carbonatação, aderência da armadura estrutural e verificação da microestrutura. Como resultado observou-se que os ciclos térmicos provocaram alterações nas propriedades do concreto nos corpos de prova avaliados. Essas alterações permitiram entender o estado de degradação do concreto em diversos locais da usina siderúrgica onde existem ciclos de temperaturas elevadas, atuando sobre o concreto