Orientador: Fernando Rogério de Paula / Banca: Rafael Zadorozny / Banca: Fernando Henrique Cristovan / Resumo: Com os supercondutores de alta temperatura crítica (Tc) descobertos na década de 80, os estudos dos materiais supercondutores se intensificaram na tentativa de se obter materiais com Tc's cada vez maiores, ou seja, acima da temperatura do nitrogênio líquido (77 K). No entanto, alguns materiais supercondutores de alta Tc são difíceis de serem obtidos, como no caso do supercondutor cerâmico composto de Bi-Sr-Ca-Cu-O (BSCCO) que apresenta quatro fases predominantes: Bi2Sr2CuO6 (Bi-2201), Bi2Sr2Ca1Cu2O8 (Bi-2212), Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (Bi-2223) e Bi2Sr2Ca3Cu4O12 (Bi-2234), com suas Tc's, respectivamente, na faixa de 7-22 K, 75-94 K, 100-125 K e 90-100 K. Infelizmente este supercondutor apresenta instabilidade na fase de maior Tc (Bi-2223). Uma das soluções utilizadas para melhorar a estabilidade desta fase consiste na substituição de elementos químicos. Desta forma, neste trabalho estudamos a estabilização da fase Bi-2223, utilizando o método de substituição onde o Bi foi substituído parcialmente pelo Pb. Para isso, a estequiometria utilizada foiBi2-xPbxSr2Ca2Cu3Oycom x = 0,00, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50 mol/g. As soluções precursoras foram preparadas baseadas no método Pechini de síntese, na qual se obteve uma resina polimérica que foi tratada termicamente a 200°C por 10 h. Em seguida, a resina foi macerada e o pó obtido nesse procedimento foi novamente tratado termicamente entre 400 e 810°C. Com o pó resultante, foram preparadas pastilhas e, logo após, submetidas a um novo tratamento térmico a 845°C/60 h. Nas pastilhas foram feitas as caracterizações estruturais por meio da técnica de Difratometria de Raios - X (DRX); caracterização elétrica pelo método de quatro pontas dc e química pela técnica de Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios - X (EDX).Os resultados mostraram que nas amostras preparadas com as concentrações de 0,00; 0,30 e 0,35 mols/g de Pb predominou a fase Bi-2212, no entanto para 0,40... / Abstract: With high critical temperature superconducting discovered in the 80s, the studies of superconducting materials have intensified in an attempt to obtain materials with Tc increasing, above the temperature of liquid nitrogen (77 K). However, some superconducting materials of high Tc are difficult to be obtained, as in the case of superconducting ceramic compositesof Bi- Sr-Ca-Cu-O (BSCCO) that presents predominant four phases: Bi2Sr2CuO6 (Bi-2201), Bi2Sr2Ca1Cu2O8 (Bi 2212), Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (Bi-2223) and Bi2Sr2Ca3Cu4O12 (Bi-2234), with its Tc respectively in the range of 7-22 K, 75-94 K, 100-125 K and 90-100 K. Unfortunately the high-Tc phase (Bi-2223) in this high-temperature superconductor is thermodynamically unstable. One of the used solutions to improve this phase stability is the chemical element substitution. Thus, in this work we study the stabilization of the Bi-2223 phase using the method of chemical element substitution in which the Bi was replaced partially by Pb. For this, the stoichiometry used was Bi2-xPbxSr2Ca2Cu3Oywith x = 0.00; 0.30; 0.35; 0.40; 0.45; 0.50 mol/g. The solutions were prepared by the polymeric precursor method based on the Pechini method. The polymeric resin obtained was thermally treated at 200°C for 10 h.Then the resin was macerated and the powder obtained in this procedure was again thermally treated between 400°C and 810°C. With the resulting powder, pastilles were prepared and soon after were subjected to a new thermal treatment to 845°C for 60 h. Structural characterizations of the samples were investigated by the technique of X-ray diffraction - (XRD); electrical characterization by four-point probe dc conductivity method and chemical characterization by Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX).The results showed that in the samples prepared with concentrations of 0.00, 0.30 and 0.35 mol/g Pb prevailed the phase Bi -2212, however for the concentration of 0.40 mol/g of Pb the Bi-2223 phase was the... / Mestre

Es de conocimiento que en nuestro medio la construcción de grandes envergaduras se la realiza utilizando agregados del lugar; es decir, agregados de canto rodado para obtener hormigones normales de alta resistencia y gran durabilidad. Sin embargo la experiencia establece que el agregado chancado es el que permite obtener mejores resistencias, pero lastimosamente en nuestro país no existen plantas que proporcionen agregados chancados de buena calidad. Es por este motivo que el objetivo de este proyecto de grado es contribuir y complementar los estudios realizados de los Hormigones de Altas Prestaciones (HAP), realizo en canto rodado. Por tanto en esta investigación se estudia la influencia del agregado chancado con adiciones de una combinación de puzolana natural y microsilice en la resistencia a compresión de los HAP, elaborar las curvas y tablas con los valores respectivos de resistencia a compresión obtenidos en laboratorio a edades de 1, 7 y 28 días para distintas mezclas, comparar estos resultados con respecto a otros sub proyectos realizados anteriormente en la UMSA donde se utilizo agregado de canto rodado. Por ultimo realizar un análisis comparativo del beneficio costo para la obtención de las distintas dosificaciones / It is of knowledge that in our means the construction of big spans is carried out it using attachés of the place; that is to say, attachés of smooth song to obtain normal concretes of high resistance and great durability. However the experience establishes that the attaché crushed is the one that allows to obtain better resistances, but pitifully in our country plants that provide added crushed of good quality don't exist. It is for this reason that the objective of this grade project is to contribute and to supplement the carried out studies of the Concretes of High Benefits (HAP), I carry out in smooth song. Therefore in this investigation the attaché's crushed influence is studied with additions of a combination of natural pozzolan and micro silica in the resistance to compression of the HAP, to elaborate the curves and charts with the respective values of resistance to compression obtained in laboratory to ages of 1, 7 and 28 days for different mixtures, to compare these results with regard to other sub projects carried out previously in the UMSA where you uses attaché of smooth song. For I finish to carry out a comparative analysis of the benefit cost for the obtaining of the different dosages

Os concretos de alta resistência, produzidos com reduzidas relações água/aglomerante, constituem um avanço que está cada vez mais difundido na engenharia civil, dadas suas características técnicas atraentes, relacionadas aos ganhos em termos de resistência mecânica e durabilidade. No entanto, persistem ainda dúvidas relacionadas ao comportamento deste material frente a elevadas temperaturas. As mesmas derivam da microestrutura muito compacta e da baixa permeabilidade a líquidos e gases destes concretos. Estas características podem conduzir a desplacamentos explosivos sob certas condições térmicas e mecânicas, tais como as vigentes durante o rápido aquecimento do concreto em casos de incêndios. O acréscimo de pressão nos poros, devido à evaporação de água e às tensões geradas pelos gradientes de deformações térmicas, criam condições para a ocorrência destes desplacamentos. Além disto, o material concreto sofre alterações microestruturais consideráveis durante o aquecimento, que acabam influenciando suas propriedades macroestruturais, tais como resistência mecânica e porosidade. Estas alterações apresentam natureza física e química, envolvendo a perda de água, a ocorrência de expansões e/ou contrações térmicas e as modificações no arranjo cristalino de alguns constituintes. A superposição destes efeitos pode reduzir substancialmente a resistência dos elementos estruturais, levando edificações ao colapso. Pesquisas relacionadas ao tema são usualmente voltadas ao monitoramento dos sinais externos de degradação, tais como microfissuras, expansões e desplacamentos Já as alterações físico-químicas da microestrutura do material são menos examinadas, embora sejam as razões primárias do processo de degradação pela exposição ao calor. Nesta pesquisa, analisam-se as alterações microestruturais e as perdas de resistência de pastas, argamassas e concretos em virtude do aquecimento. Avalia-se ainda a eficiência da adição de fibras de polipropileno ao concreto, para controlar os desplacamentos. Os resultados indicam que o fenômeno do desplacamento explosivo realmente inspira cuidados, mas que o emprego das fibras pode minimizar o mesmo, contribuindo para o acréscimo da resistência residual. Ademais, os dados desta pesquisa contribuem para o desenvolvimento de metodologias de projeto mais adequadas às estruturas frente a incêndios. Palavras chave: concreto de alta resistência, desplacamentos, altas temperaturas, incêndio.

Neste trabalho são apresentados resultados experimentais sobre a variação do índice de refração em altas pressões para três grupos de materiais cerâmicos: fluoretos ( LiF, CaF2, MgF2), óxidos (A1203, c-Zr02, m-Zr02) e materiais superduros (c-BN, 3C-SiC e diamante). Estes resultados foram obtidos através de um método interferométrico, em conjunto com a câmara de pressão do tipo bigornas de diamante, que permitiu atingir pressões da ordem de 10 GPa. Resultados anteriores, quando encontrados, limitam-se à região de baixa pressão, até cerca de 0,7 GPa. Para todos os compostos estudados, a variação do índice de refração observada foi praticamente linear com a pressão. Para os fluoretos, o índice de refração aumenta com a pressão, enquanto que, para os demais compostos, o índice de refração diminui com a pressão, com exceção de uma das componentes no caso da zircônia monoclínica birrefringente. A análise dos resultados, segundo a abordagem clássica de Lorentz-Lorenz, em termos de entidades individuais polarizáveis, permitiu determinar o comportamento da polarizabilidade dos átomos, a, durante a variação do volume para todos os compostos. Obteve-se uma dependência praticamente linear, a qual pôde ser representada por um parâmetro constante para cada material. No caso dos fluoretos, altamente iônicos, a variação relativa da polarizabilidade foi pequena comparada aos demais casos, consistente com a imagem dos íons como esferas pouco deformáveis. No caso dos óxidos, que apresentam certo grau de covalência, o oxigênio mostrou-se bastante deformável e sensível à estrutura cristalina. Para a zircônia monoclínica, inclusive, a anisotropia das interações interatômicas provocou uma deformação do tipo elipsoidal no oxigênio durante a aplicação de pressão, responsável por comportamentos distintos das duas componentes medidas do índice de refração: uma aumentou e a outra diminuiu com a pressão. Para os materiais superduros, apesar de ser discutível a validade do conceito de polarizabilidade nestes casos, obteve-se um comportamento também linear, sem discrepâncias significativas devidas ao caráter fortemente covalente destes materiais. Os resultados para a(V) foram usados para testar modelos semi-empíricos sobre a dependência da polarizabilidade dos ânions com a distância interatômica. A análise feita permitiu concluir que os modelos testados são satisfatórios apenas para os fluoretos, provavelmente devido ao caráter iônico e à pequena deformabilidade do flúor. Os modelos que consideram que os elétrons responsáveis pela polarização estejam distribuidos numa casca esférica, conduzem a melhores resultados do que os que consideram estes elétrons distribuidos numa cavidade esférica. Para os materiais superduros, foi possível determinar uma correlação entre os comportamentos da carga transversal efetiva e da polarizabilidade eletrônica durante a variação da pressão: o aumento da carga transversal efetiva contribui para a redução da polarizabilidade devido à concentração da nuvem eletrônica, tendo como consequência, um decréscimo relativamente acentuado no índice de refração, como ocorre para o 3C-SiC. Por outro lado, a diminuição da carga transversal efetiva tem um efeito contrário sobre a redução da polarizabilidade, atenuando o decréscimo no índice de refração com a pressão, como acontece para o c-BN. O diamante, por ser um cristal homopolar, tem carga transversal efetiva nula e representa uma situação intermediária entre o c-BN e o 3C-SiC. De acordo com uma visão delocalizada do cristal, os resultados obtidos para os materiais superduros foram utilizados para testar modelos propostos na literatura, relacionando o índice de refração à banda de energia proibida do material. Nenhum dos modelos descreve, simultaneamente, a relação entre os comportamentos destes dois parâmetros durante a variação de pressão, para os três casos estudados. Entretanto, a análise feita permitiu concluir que, em princípio, estes modelos são aplicáveis a materiais sob pressão apenas quando a energia da radiação incidente é pequena comparada à banda de energia proibida. O método interferométrico utilizado pode ser usado para medir a pressão em câmaras com janelas óticas, apresentando uma sensibilidade significativamente maior do que a da técnica de fluorescência do rubi. / In this work we present experimental results for the variation of the refractive index in high pressures for three groups of ceramic materiais: fluorides (LiF, CaF2, MgF2), oxides (A1203, c-Zr02, m-Zr02) and superhard materiais (c-BN, 3C-SiC and diamond). These results were obtained using an interferometric method in the diamond anvil cell, that enables pressures up to 10 GPa. Previous results present in the literature, exist only for few cases and for the low pressure range, up to 0,7 GPa. For ali the compounds, the observed variation of the refractive index was almost linear: for the fluorides, it increases with pressure and, for the other compounds, it decreases with pressure, except for one of the components in the case of the monoclinic zirconia. The analysis of the results following the classical Lorentz-Lorenz approach in terms of individual and polarizable entities, allows the determination of the volume dependence of the electronic polarizability, a, for ali the compounds. An almost linear relationship was obtained, well represented by a constant parameter for each material. In the case of the highly ionic fluorides, the relative variation of the polarizability is smaller than for the other cases, consistent with the ionic picture of nearly "hard spheres". In the case of oxides, the oxygen ion was deformable and sensitive to the crystalline structure. For the monoclinic zirconia, the anisotropic interatomic interactions induce an elipsoidal deformation in the oxygen ion during the pressure variation, that is responsible for the distinct behaviors of both components of the refractive index: one increases and the other decreases with pressure. For the superhard materiais, despite the conception of electronic polarizability in covalent material is a subject of discussion, a linear behavior was obtained for the volume dependence of the polarizability, without any discrepancy due to the strong covalent character of these materials. The obtained results for a(V) were used to test semi-empirical models relating the anion electronic polarizability and the interatomic distance. The models were satisfactory only for the fluorides, probably due to the ionic caracter and to the small deformability of the fluorine ion. The models considering that the electrons responsible for the polarization are in a spherical shell, give better results than the models considering the electrons confined to a spherical cavity. For the superhard materiais, it was possible to find a correlation between the variations of the transverse effective charge and the electronic polarizability with pressure: the increase of the transverse effective charge contributes to the reduction of the polarizability due to the concentration of the electronic cloud, resulting in an strong decrease of the refractive index, as is the case for 3C-SiC. On the other hand, the decrease of the transverse effective charge has an opposite effect over the reduction of the polarizability, and the decrease of the refractive index is less pronounced, as is the case for c-BN. Since diamond is a homopolar crystal, there is no transverse effective charge, representing an intermediate situation. Following a delocalized picture of the crystal, the obtained results for the superhard materiais were used to test proposed models found in the literature, relating the refractive index and the energy band gap of the material. It was found that none of them simultaneously describes the behavior of these parameters during the pressure variation for the three studied materiais. The analysis of the results allows the conclusion that these models could be valid for a given material under pressure only when the value of the incident energy is not dose to the band gap energy of the material. The interferometric method can be used for pressure calibration in high pressure cells with an optical window, showing higher sensitivity than the technique of the ruby fluorescence.

Nos últimos anos tem crescido o interesse por compostos com estrutura de escuterudita, especialmente devido às suas excelentes propriedades termoelétricas. Esses compostos apresentam uma grande cavidade em torno do sítio 2a, que pode ser totalmente ou parcialmente preenchida com espécies hóspedes. O maior esforço na investigação de compostos com essa estrutura, visando aplicações termoelétricas, deve-se ao fato que os átomos inseridos na cavidade da estrutura podem vibrar, em torno de sua posição de equilíbrio, de maneira quase que completamente descorrelacionada das vibrações do restante da estrutura, provocando uma redução na condutividade térmica e tornando esses compostos excelentes candidatos para aplicação em dispositivos termoelétricos. A alteração da estrutura da cavidade, bem como a aplicação de altas pressões em escuteruditas ternárias, possibilita uma alteração da frequência vibracional da espécie hóspede e, consequentemente, da condutividade térmica desses compostos. Dentro desse contexto, neste trabalho foi realizado um estudo, a partir de cálculos de primeiros princípios, visando verificar a influência dos átomos pertencentes à cavidade sobre a frequência vibracional do íon La +3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A substituição dos átomos de Fe por Co na estrutura da cavidade provocou um aumento na frequência vibracional do íon La+3 de 76 para 98 cm−1. A influência da substituição dos átomos de Fe por Co sobre a frequência vibracional do íon La+3 é indireta, pois verificou-se que a frequência vibracional desse íon é linearmente dependente da distância La-Sb que, por sua vez, é afetada pela substituição de Fe por Co. Além disso, realizou-se um estudo sobre o efeito da pressão sobre a frequência vibracional do íon La+3 nas escuteruditas LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. A partir deste estudo observou-se que o aumento da pressão, mesmo que moderado, apresenta um efeito mensurável na frequência vibracional do íon La+3. A aplicação de uma pressão de apenas 1 GPa provocou um aumento na frequência de 3,1 cm−1 e 2,2 cm−1 para o LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12, respectivamente. O efeito da pressão na frequência vibracional do íon La+3 e, consequentemente, no parâmetro de deslocamento atômico (ADP - atomic displacement parameter), abre a possibilidade do uso de pressões moderadas como uma forma de atuar controladamente sobre a condutividade térmica de escuteruditas ternárias e outros compostos termoelétricos de estrutura aberta. Posteriormente, realizou-se um estudo sobre o efeito da aplicação de altas pressões no composto CoSb3. Esse estudo tem como principal objetivo investigar a reação de autoinserção exibida pelo CoSb3 em altas pressões. Esse efeito consiste no colapso de átomos de antimônio para o interior da cavidade da estrutura da escuterudita, que assume a forma SbxCoSb3−x. Essa reação, inédita na literatura, foi descoberta por Kraemer et al6,7 e recentemente observada em outras escuteruditas binárias.8 Para o estudo da reação de auto-inserção no CoSb3, a estrutura da fase SbxCoSb3−x foi otimizada em diferentes pressões. Após, foi calculada a energia de ativação da reação de auto-inserção em diferentes pressões, usando-se o método NEB (Nudged Elastic Band). Observou-se uma diminuição na barreira energética da reação de auto-inserção com o aumento da pressão. Mais especificamente, os valores calculados para a energia de ativação da reação de auto-inserção a 0, 20 e 40 GPa foram, respectivamente, de 5,6, 2,9 e de 1,6 eV. A redução da energia de ativação com o aumento da pressão é compatível com a observação experimental da formação dessa fase acima de 20 GPa, à temperatura ambiente. Os valores obtidos para o ADP do átomo de Sb hóspede na fase de auto-inserção SbxCoSb3−x, nas direções [011], [111] e [211], foram, respectivamente, de 0,00139 Å2, 0,00122 Å2 e 0,00119 Å2. Os valores calculados são semelhantes aos valores de 0,00162 Å2 e 0,00124 Å2 que foram calculados para o íon La+3 nas escuteruditas ternárias LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12.1,9,10 Assim, é de se esperar que a fase SbxCoSb3−x apresente uma redução na condutividade térmica por fônons, compatível com o observado em outras escuterutidas ternárias. Espera-se ainda que os defeitos gerados pela migração do átomo de Sb para o interior da cavidade contribuam para uma redução ainda maior na condutividade térmica por fônons e, consequentemente, para um aumento no fator de mérito termoelétrico da fase de auto-inserção. / In recent years, interest has grown for compounds with skutterudite structure, especially due to its excellent thermoelectric properties. These compounds exhibit a large cavity around the 2a site, which can be totally or partially filled with guest species. The major effort in the investigation of the skutterudite material, particularly for thermoelectric applications, centers on the fact that the atoms inserted into the cage rattle around their equilibrium position with large amplitudes, promoting a reduction in thermal conductivity and making these compounds excellent candidates for use in thermoelectric devices. Modifications in the cavity structure as well as applying pressure in ternary skutterudites change the vibrational frequencies of the guest species and, consequently, the thermal conductivity of these compounds. In this context, in this work it was carried out a study, based on first-principles calculations, to verify the influence of substituting Fe for Co on the La vibrational frequency in the filled ternary skutterudites LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. Substituting Fe for Co in the cage framework caused an increase in La vibrational frequency from around 76 to 98 cm−1. The influence of substituting Fe for Co in La vibrational frequency is indirect, as it was found that the La vibrational frequency is linearly dependent on the La-Sb distance, which in turn is affected by substituting Fe for Co. Furthermore, a study was conducted to evaluate the effect of pressure on the La vibrational frequency in LaFe4Sb12 e LaCo4Sb12. In this study it was observed that an increase in pressure, even moderate, have a measurable effect on the La vibrational frequency. An increase of only 1 GPa causes an increase in frequency of 3.1 cm−1 and 2.2 cm−1 in LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12, respectively. The effect of pressure on the La vibrational frequency and, consequently, on the atomic displacement parameter, points to the possibility of using even moderate pressures as a way to act controllably on the lattice thermal conductivity of ternary skutterudites and other similar open framework thermoelectric materials. A study on the effect of the application of high pressures on the CoSb3 skutterudite was also carried out. This study aims to investigate the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3. This reaction occurs due to the self-insertion of Sb atoms into the cages of CoSb3, which takes the form SbxCoSb3−x. This reaction, unprecedented in the literature, was discovered by Kraemer et al6,7 and was also recently observed in other binary skutterudites.8 To study the pressure-induced self-insertion reaction of CoSb3, the structure of the phase SbxCoSb3−x was optimized at different pressures. After, the activation energy of the self-insertion reaction was estimated at different pressures, using the NEB (Nudged Elastic Band) method. There was a decrease in the energy barrier for the self-insertion reaction with increasing pressure. More specifically, the calculated values for the activation energy of the self-insertion reaction at 0, 20 e 40 GPa were 5.6, 2.9 and 1.6 eV, respectively. The reduction of activation energy with increasing pressure is compatible with the experimental observation of the formation of this phase at pressures greater than 20 GPa at room temperature. Finally, the vibrational frequency and the ADP of guest Sb in SbxCoSb3−x at room pressure were calculated. The values obtained for the ADP of the guest Sb atom in the directions [011], [111] and [211] were 0.00139 Å2, 0.00122 Å2 and 0.00119 Å2, respectively. The calculated values are similar to the values (0.00162 Å2 and 0.00124 Å2) that were calculated for La in the ternary skutterudites LaFe4Sb12 and LaCo4Sb12. Thus, it is expected that SbxCoSb3−x exhibits a reduced phonon thermal conductivity, compatible to that observed in other ternary skutterudites. Moreover, it is expected that the defects created by the collapse of some framework Sb atoms into the cages contribute to a further reduction in the phonon thermal conductivity, thus increasing the thermoelectric figure of merit of SbxCoSb3−x.

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

A técnica de PCI (Pulverized Coal Injection), já consolidada mundialmente, destaca-se como alternativa tecnológica para uma produção mais limpa de ferro via alto-forno. A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras do alto-forno promove a formação de gases termoredutores para o processo, permitindo a substituição parcial do coque. A prática de seleção dos carvões para PCI geralmente se restringe a avaliação da matéria carbonosa. No entanto, quando se almeja obter elevadas taxas de injeção, é também de grande relevância o conhecimento da matéria mineral contida no carvão. A perda de permeabilidade na região inferior do alto-forno em altas taxas de PCI, muitas vezes pode estar relacionada às cinzas remanescentes da combustão do carvão. Esse estudo teve o propósito de avaliar o comportamento das cinzas de carvões em altas temperaturas relacionando com sua composição química e mineralógica.Quatro carvões para uso em PCI foram selecionados e tiveram, inicialmente, suas composições mineralógicas analisadas via DRX. Posteriormente, estes carvões foram submetidos à combustão para obtenção das cinzas que foram submetidas às seguintes análises: química (FRX), mineralógica (DRX), teste de fusibilidade, ensaio de viscosidade e aquecimento a altas temperaturas. As amostras apresentaram composições químicas e mineralógicas distintas que conseqüentemente refletiram no comportamento das cinzas em altas temperaturas. A análise dos resultados permitiu identificar principalmente que: as amostras ricas em alumínio apresentam elevadas temperaturas de fusibilidade, as fases minerais ilita e quartzo tendem a baixar a temperatura de amolecimento das cinzas, os elevados teores de quartzo dificultam a fluidez do material e elementos minoritários como Ca, S, Mg, K e Na influem positivamente no escoamento das cinzas do carvão. As cinzas do carvão 2 apresentaram o melhor desempenho quando se busca otimizar as condições referentes a técnica de PCI, visto que estas se mostraram fluidas em baixas temperaturas e com os menores valores de viscosidade frente às demais amostras. / The PCI (Pulverized Coal Injection) tecnique, already consolidated worldwide, stands out as a technological alternative for a cleaner production of iron through the blast furnace. The pulverized coal injection through the blast furnace tuyeres promotes the formation of thermoreductive gases to the process, allowing the partial substitution of coke. The selection practice of coals for PCI is generally restricted to the evaluation of the carbonaceous matter. However, when one searches to obtain high rates of injection, the knowledge of mineral matter contained in coal is also very relevant. The decrease of the permeability in the low region of the blast furnace in high rates of PCI, can usually be related to the remaining ashes of coal combustion. This work intended to evaluate the behavior of the coal ashes in high temperatures relating it to its chemical and mineralogical composition. Four kinds of coal for use in PCI were selected and had, initially, its mineralogical compositions analyed by XRD. After this, these coals were subjected to combustion to obtain the ashes that were subjected to the fllowing analysis: chemical (XRF), mineralogical (XRD), fusibility (heating microscopy) and viscosity (rotational viscometer). The samples showed distinct chemical and mineralogical compositions, that consequently reflected in the fusibility and viscosity behavior of the ashes. The analysis of the results made it possible to identify that: the samples with high levels of aluminium showed high temperatures of fusibility, the illite and quartz mineral phases tend to decrease the softening temperature of the ashes, the high levels of quartz decrease the fluidity of the ashes and minor elements such as Ca, S, Mg, K and Na influence positively in the fluidity of coal ashes. The ashes of coal 2 presented the best performance when one seeks to optimize the conditions regarding the PCI technique, given that these turned out to be fluid in low temperatures and with with the lowest viscosity values among the samples analysed.

A distribuição de velocidade das partículas alfa produzidas a uma razão constante em reações termonucleares, em um plasma Maxwelliano, obtida analiticamente a partir da equação de Fokker-Planck. A distribuição assintótica no tempo pode ser dividida em três regiões: uma região termalizada com uma distribuição quase Maxwelliana, uma região de freamento com distribuição segundo uma lei de potência e uma região de alta energia com uma distribuição exponencial rapidamente decrescente. Um tratamento mais detalhado, que inclui a evolução temporal, um termo de perda e um campo elétrico paralelo fraco e realizado para a região de freamento, que contem a maioria das partículas alfa, e a evolução temporal e dada também para a cauda de alta energia. A evolução temporal das densidades de partículas, de momentum, de energia cinética e de fluxo de calor e calculada . As contribuições dos elétrons e íons de fundo são dadas separadamente para mostrar os efeitos de cada espécie. Em particular, obtém-se que os elétrons são aquecidos mais rapidamente pelas partículas alfa do que o são os íons de fundo. / The velocity distribution of alpha particles produced ata constant rate by thermonuclear reactions in a Maxwellian plasma is obtained analytically from the Fokker-Planck equation. The time-asymptotic distribution can be divided into three regions: a thermalized region with a nearly Maxwellian distribution, a slowing-down region with a power law distribution, and a high-energy region with a rapidly decreasing exponential distribution. A more detailed treatment, including the time evolution, a loss term and a weak parallel electric field is given for the slowing- down region, which contains the majority of the alpha particles. The time evolution is also found for the high-energy tail. The time evolution of the density of particles, momentum density, kinetic energy density and heat flux density is calculated. The electron and background ion contributions are given separately to show the effects of each species. In particular it is found that the electrons are more rapidly heated by the alpha particles than are the background ions.

ARAÚJO, Eduardo Barbosa. Hidrogeno tartarato de potássio sob condições extremas. 2010. 91 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-04T17:58:37Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_ebaraujo.pdf: 6842726 bytes, checksum: a872faa8cf9ba2f66e40a844c820a22e (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T14:48:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_ebaraujo.pdf: 6842726 bytes, checksum: a872faa8cf9ba2f66e40a844c820a22e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T14:48:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_ebaraujo.pdf: 6842726 bytes, checksum: a872faa8cf9ba2f66e40a844c820a22e (MD5) Previous issue date: 2010 / Cristais de hidrogeno tartarato de potássio (KHT) foram estudados por Análise Térmica – Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA) – e espectroscopia Raman com a variação de parâmetros termodinâmicos na região espectral entre 30 e 3400 cm-1. A classificação dos modos foi feita com base em compostos similares. Os estudos de DSC foram realizados no intervalo de temperatura de 90 a 671 K enquanto os de TG entre 303 a 573 K. Os experimentos de espectroscopia Raman foram realizados entre as temperaturas de 10 a 448 K. Os resultados revelaram que o material apresenta uma estrutura termicamente estável durante todo o intervalo estudado até a sua decomposição (próxima a 520 K) que ocorre sem fusão. Os experimentos com altas pressões (0,0 a 6,5 GPa) revelaram indícios fortes de que o material sofre uma transição de fase próxima a 2,4 GPa e uma segunda transição próxima a 6,3 GPa. Mudanças na região dos modos da rede dão suporte à afirmação. Modos relacionados à unidade CO2- apresentaram mudanças em seu comportamento nesses valores de pressão. As mudanças ocorridas se mostraram reversíveis com a redução à pressão ambiente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348636.pdf: 12744658 bytes, checksum: ca5779104684463c5d90289c7585de28 (MD5) Previous issue date: 2017 / O ultrassom é um método de ensaio não destrutivo que tem sido utilizado tradicionalmente para avaliar a integridade de estruturas de concreto por meio da medida da velocidade de propagação da onda. No entanto, outros parâmetros associados, principalmente amplitude máxima e energia têm sido pesquisados por indicarem maior sensibilidade para a detecção de danos internos na estrutura. O ensaio de ultrassom pode ser aplicado, por exemplo, na avaliação de edificações submetidas à situação de incêndio, possibilitando definir as medidas corretivas a serem tomadas com relação à recuperação da estrutura. Desse modo, avaliou-se a influência das altas temperaturas no concreto utilizando o método do ultrassom, por meio da análise de parâmetros associados à propagação de onda. Para tanto, foram moldados corpos de prova de 10x30 cm, os quais foram aquecidos a 100 ºC, 200 ºC, 300 ºC e 400 ºC. Posteriormente, verificou-se a alteração de cor, perda de massa e resistência à compressão das amostras. Além do ensaio de ultrassom, para um ganho de 1x e 2x, analisando parâmetros como a velocidade de propagação de pulso e de grupo, amplitude máxima, energia, energia acumulada e tempo. Foram ainda realizados ensaios de microestrutura, entre eles a microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios X. Como resultados, as amostras de concreto sofreram alteração na coloração, e de modo geral, a massa, a resistência à compressão e a velocidade de pulso ultrassônico decresceram com o acréscimo da temperatura, conforme previsto. Além disso, os parâmetros alternativos do ultrassom também indicaram sensibilidade à detecção de alterações internas no concreto em virtude das altas temperaturas. Nesse caso, o tempo referente à porcentagem de energia se destacou por apresentar alterações ao passo que a temperatura aumentou. Ademais, o ganho de 1x apresentou dados mais confiáveis devido, a ausência de truncamento de amplitudes. Análises estatísticas também foram realizadas para avaliar os resultados encontrados. / Abstract : The ultrasound is a nondestructive method of test that has been traditionally used to evaluate the integrity of concrete structures by measuring the wave propagation velocity. However, other parameters, especially the maximum amplitude and the energy have been investigated for showing better sensitivity in detecting damage to the internal structure. The ultrasonic test can be applied, for example, to evaluate buildings exposed to fire situation, making possible to define the corrective measures to be taken regarding the recovery of the structure. Thus, it was evaluated the influence of high temperatures on concrete using the ultrasound method by analyzing parameters associated with wave propagation. Therefore, samples of 10x30 cm, heating to 100 ºC, 200 ºC, 300 ºC e 400 ºC. Subsequently, it was verified the change of color, mass and compressive strength of the samples. Besides the ultrasound test, using a gain of 1x and 2x and analyzing parameters such as pulse propagation velocity, group velocity, maximum amplitude, energy, accumulated energy and time. Were still performed microstructure tests such as scanning electron microscopy and X-ray diffraction. As results, the color of concrete samples changed, and generally, the mass, the compressive strength and the ultrasonic pulse velocity decreased with temperature increase, as expected. Moreover, alternative parameters of ultrasound also indicated sensitivity to detect internal changes in concrete due to high temperatures. In this case, the time related to the percentage of energy stood out by presenting changes as the temperature increased. In addition, the gain of 1x presented more reliable data due to the absence of truncation of amplitudes. Statistical analyzes were also performed to evaluate the results.