Orientador: Antonio José Gomez Cobo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:34:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suppino_RaphaelSoeiro_D.pdf: 5206972 bytes, checksum: 371cc5a8b519d6d7c42de22340b60b7f (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A hidrogenação de compostos aromáticos é uma reação química de grande interesse industrial. Diante das crescentes restrições à presença desses compostos em combustíveis, a hidrodesaromatização catalítica é um dos processos mais importantes nas refinarias. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar a hidrogenação de compostos aromáticos em fase líquida, empregando catalisadores à base de metais básicos (Fe, Co, Ni) e nobres (Ru, Pd, Pt) suportados em Al2O3 via impregnação úmida. Especificamente, buscou-se avaliar a influência da composição química, da redução sob H2 e do reuso de tais catalisadores sobre o desempenho catalítico. Catalisadores mono e bimetálicos foram preparados a partir de precursores clorados, através de coimpregnação úmida conduzida a 353 K (80 oC) e pH igual a 10. Durante a impregnação úmida, os sólidos foram reduzidos em fase líquida com formaldeído, sendo posteriormente reduzidos ex situ ou in situ sob H2. Os sólidos preparados foram caracterizados através das técnicas de titulação potenciométrica, adsorção de N2, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, microscopia eletrônica (varredura e transmissão) e redução à temperatura programada. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na hidrogenação do tolueno e de uma mistura de aromáticos. As reações foram realizadas num reator Parr do tipo slurry, sob pressão de H2 de 5 MPa (50 atm) e à temperatura de 373 K (100 oC), com a adição de água e de solventes ao meio reacional. Na hidrogenação do tolueno, os catalisadores à base de Ru são muito mais ativos e seletivos ao produto da hidrogenação parcial (metilcicloexeno). O efeito da redução sob H2 sobre a atividade catalítica se mostra dependente da natureza do metal básico, enquanto os catalisadores à base de metais nobres têm a atividade diminuída. A adição de metal básico ao catalisador de Ru/Al2O3 também leva a uma diminuição da atividade, mas um efeito sinergético é obtido com a associação Ru-Pt. Para a mistura de aromáticos, a taxa de hidrogenação com o catalisador de Ru-Pt/Al2O3 segue a ordem: benzeno > tolueno > o-xileno > p-xileno. Nesse caso, a adição de solventes ao meio reacional e o reuso do catalisador diminuem a taxa de hidrogenação do benzeno e do tolueno, favorecendo a hidrogenação dos xilenos / Abstract: The hydrogenation of aromatic compounds is a chemical reaction of major industrial interest. Given the increasing restrictions on the presence of these compounds in fuels, the catalytic hydrodearomatization is one of the most important processes in refineries. In this context, the present work aims to study the hydrogenation of aromatic compounds in liquid phase employing catalysts based on base metals (Fe, Co, Ni) and noble metals (Ru, Pd, Pt) supported on Al2O3 by wet impregnation. Specifically, one has sought to evaluate the influence of the chemical composition, H2 reduction and reuse of the solids on its catalytic performances. Mono and bimetallic catalysts were prepared from chlorinated precursors by wet co-impregnation conducted at 353 K (80 °C) and pH of 10. During the wet impregnation, the solids were reduced with formaldehyde in liquid phase and subsequently reduced in situ or ex situ under H2. The prepared solids were characterized by potentiometric titration, N2 adsorption, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy and temperature programmed reduction. Catalysts performances were evaluated for toluene and aromatics mixture hydrogenations. The reactions were performed in a "slurry" Parr reactor under H2 pressure of 5 MPa (50 atm) and at a temperature of 373 K (100 °C) with the addition of water and solvents to the multiphase reaction medium. For toluene hydrogenation, Ru-based catalysts are much more active and selective to the product of the partial hydrogenation (methylcyclohexene). The effect of H2 reduction on the catalytic activity is shown dependent on the nature of the base metal, while the noble metal catalysts have decreases its activities. The addition of base metal to the Ru/Al2O3 catalysts also leads to a decrease in activity, but a synergetic effect is obtained with the Pt-Ru association. For the aromatics mixture hydrogenation, the reaction rate to Ru-Pt/Al2O3 catalyst follows the order: benzene > toluene > o-xylene > p-xylene. In this case, the addition of solvents to the reaction medium, as well as the reuse of the catalyst decreases the benzene and toluene hydrogenation rates, favoring the xylenes hydrogenation / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

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.

<p><strong>Apstrakt je obrađen tehnologijama za optičko prepoznavanje teksta (OCR).</strong></p><p>Dobro je poznato da se žilavost keramičkih matrica znatno može povećati sa cirkonia česticama iz razloga &scaron;to se transformacijom tetragonalne u monokliničnu fazu cirkonie znatna količina energije može apsorbovati, a koja bi inače bila pukotini na raspolaganju za njeno napredovanje.<br />U ovom radu je primenom različitih varijanti sol-gel procesiranja menjana priroda i skala veličine polaznih alumina i cirkonia čestica u cilju dizajniranja mikrostrukture alumina-cirkonia kompozita. Ukazano je na postojanje interakcije između cirkonie i alumine, &scaron;to je i pored &scaron;irokog proučavanja alumina-cirkonia kompozita skoro nepoznata pojava. Pokazano je takođe da stepen interakcije zavisi od prirode i veličine polaznih čestica, pri čemu je najveći kod alkoksidnih matričnih kompozita sa cirkoniom dodanom u obliku veoma finih sol čestica ili cirkonjjumovih soli (na primer cirkoniju oksihlorid), a najmanji kod čestičnih matričnih kompozita kod kojih su kori&scaron;čene guste čestice (alumine-cirkonie).<br />Potvrđeno je da stepe interakcije određuje mikrostrukturni razvoj kompozita u toku zagrevanja. Uticaj interakcije na mikrostrukturni razvoj alumina-cirkonia kompozita je praćen različitim metodama karakterizacije (merenje gustine, IR spektroskopija, rentgenska difrakcija, diferencijalno termijska analiza i skening elektronska mikroskopija). Posle finalnog sinterovanja i bez toplog presovanja su dostignute gustine bliske teorijskim, a postignute mehaničke osobine merene su tvrdoća i žilavost) su razmatrane u funkciji mikorstrukturnih parametara. Utvrđeno je da je dominantan mehanizam povećanja žilavosti naponom indukovano povećanje žilavosti, a maksimalno postignuta vrednost odnosa povećanja žilavosti prema žilavosti matrice iznosi K_s/K_o = 0.69 (&scaron;to odgovara vrednosti kritičnog faktora intenziteta napona od K_c=5.4 MPa m^1/2). Na kraju treba jo&scaron; istaći da eksperimentalno dobijene vrednosti žilavosti dobro fituju izvedenu zavisnost doprinosa transformacionog povećanja žilavosti od veličine tetragonalni cirkonia čestica.</p> / <p><strong>Abstract was processed by technology for Optical character recognition (OCR).</strong></p><p>It is already known that fracture toughness of the ceramic matrices could be increased by dispersing of zirconia particles. The role of zirconia is in the absorption of a substantial amount of energy, which could be consumed by crack advansing, with the transformation from tetragonal to monoclinic simetry.<br />In the presented study the microstructure of the alumina-zirconia composites were designed by changing the nature and the size of original alumina and zirconia panicles, by using a different types of the sol-gel processing methods. It is pointed out on the mutual interaction between zirconia and alumina, which is almost unknown phenomena inspite of very intensive investigation of the alumina-zirconia composite system. The mutual interaction depends on the nature and size of the original particles. The largest interaction exists in alkoxide matrix composites with zirconia added in a form of very fine so! particles or zirconijum-salts (zirconium-oxychloride), and the smallest in the particulate matrix composites with dense panicles (alumina or zirconia). It is confirmed that interaction between zirconia and alumina determine the microstructure development of the heat treated composite samples. The influence of the interaction on the microstructure development was characterised by different method: density measurement, IR spectroscopy. X-ray diffraction, differential thermal analysis and scanning electron microscopy. After final sintering without hot pressing the density reach very high values (in some case &gt;99 % theoretical density). Mechanical properties (hardnes and fracture toughness) were studied in the function of the microstructural parameters. It was shown that the stress induced transformation toughening is a dominant mechanism in the sol-gel processed composites (with zirconia partcles less than critical size)., and the maximal value of the AKc/Ko = 0.69 corresponds to the fracture toughness of Kc = 5.4 MPa m1/2. Experimental fracture toughness data fit the analytically derived functional dependent between fracture toughness and zirconia particle sizes.</p>

Les aciers inoxydables austénitiques sont très utilisés dans l’industrie. Reconnus pour leur résistance à la corrosion, ils le sont également pour leur forte susceptibilité à l’usure adhésive (grippage). Cela a pour conséquence une dégradation accélérée des matériaux, ce qui conduit à des pannes brutales, à des pertes de performances et à une augmentation des coûts d’exploitation. Le CETIM et le CIRIMAT explorent des solutions basées sur des revêtements protecteurs afin de diminuer le coefficient de frottement et le volume d’usure. Des sols chargés en carbone sont élaborés et déposés par trempage-retrait sur des substrats en acier inoxydable 304L. Après gélification et traitement thermique en atmosphère inerte, des revêtements carbone-céramique d’une épaisseur d’environ 2 à 7 μm sont obtenus. Deux matrices (alumine et alumine-silice) sont étudiées, ainsi que différentes charges carbonées: du graphite commercial et des nanotubes de carbone (NTC) dont le nombre de parois moyen est égal à 2, 8 ou 20. Des essais tribologiques rotatifs bille-plan réalisés selon la norme ASTM G99 (bille en acier, charge normale 2N, vitesse 10 cm/s, 250 m de glissement) ont montré que les revêtements graphite-alumine présentent un plus faible coefficient de frottement et une plus faible usure que les revêtements alumine et NTC-alumine. Nous montrons que la surface totale de carbone disponible dans l’échantillon est le paramètre pertinent et que l’exfoliation progressive du graphite en graphène oligocouche (2-5) pendant l’essai permet de générer in situ de nouvelles surfaces, tandis que les NTC ne subissent pas d’endommagement majeur. Nous mettons en évidence la formation d’un tribofilm lubrifiant au contact bille/revêtements composites. Nous nous sommes donc orientés vers la pré-exfoliation du graphite dans le sol par différentes méthodes. Nous mettons en évidence qu’une méthode impliquant de grandes contraintes de cisaillement permet la pré-exfoliation efficace du graphite, la surface de carbone étant alors 1300 fois plus grande qu’avec la dispersion par sonde à ultrasons. Nous montrons que ce sont les échantillons GBC-alumine qui présentent les plus faibles volumes d’usure (0,0023 mm3) et coefficient de frottement (0,14) de ce travail. Le dernier chapitre est consacré à l’étude de l’adhérence du revêtement au substrat et du comportement tribologique des revêtements lors d’un essai industriel sévère (ASTM G133). Il est notamment mis en évidence que les revêtements à matrice alumine-silice présentent une meilleure adhérence que ceux à matrice alumine. / Austenitic stainless steels are widely used in industry. Recognized for their resistance to corrosion, they are also known for their high susceptibility to adhesive wear (seizure). This results in accelerated material degradation leading to sudden failures, loss of performance and increased operating costs. CETIM and CIRIMAT are actively exploring solutions based on protective coatings in order to reduce the friction coefficient and the wear volume. Carbon-loaded sols are prepared and deposited by dip-coating on 304L stainless steel substrates. After gelation and heat-treatment in an inert atmosphere, carbon-ceramic coatings about 2 to 7 μm thick are obtained. Two matrices (alumina and alumina-silica) are studied, as well as different carbonaceous fillers: commercial graphite and carbon nanotubes (CNT) with an average number of walls equal to 2, 8 or 20. Rotative friction tests performed according to the ASTM G99 standard (steel ball, normal load 2N, velocity 10 cm/s, distance 250 m) have shown that the graphite-alumina coatings show a lower friction coefficient and a lower wear than the alumina- and CNT-alumina coatings. We show that the total available carbon surface area in the sample is the relevant parameter and that the progressive exfoliation of graphite to flew-layered-graphene (2-5) during the test generates new surfaces in situ whereas the CNT do not sustain any major damage. We bring to light the formation of a lubricating tribofilm in the contact between the friction ball and the composite coating. Therefore, we have focused on the pre-exfoliation of graphite in the sol by different methods. We show that a method involving high shear stresses allows an efficient pre-exfoliation of graphite, the carbon surface area being 1300 times higher than when performing the dispersion using an ultrasonic probe. We show that the BLG-alumina samples have the lowest wear volumes (0.0023 mm3) and friction coefficient (0.14) reported in this work. The last chapter is devoted to the study of the adhesion of the coating to the substrate and to the tribological behavior of the coatings in a severe industrial test (ASTM G133). It is notably demonstrated that the alumina-silica matrix coatings show a better adhesion than the alumina-matrix ones.

Orientador: Cesar Renato Foschini / Resumo: Os avanços na área da tecnologia e ciência dos materiais têm possibilitado grande evolução e contribuição para o desenvolvimento de materiais cerâmicos. Pesquisas associadas a esse tipo de material estão cada vez mais difundidas por apresentar características como: alta dureza, biocompatibilidade, estabilidade térmica, inércia química e resistência à corrosão. Entretanto, seu uso acaba sendo limitado por sua fragilidade. A utilização dos alótropos de carbono (grafeno, nanotubos e fulerenos) como material de reforço nas cerâmicas, têm sido muito estudados, no entanto, o desempenho desses alótropos está restrito a condições específicas de mistura e sinterização. Esta pesquisa trata da fabricação e caracterização mecânica do compósito Al2O3-MLG. Partindo de um pó cerâmico de Al2O3 e adicionando diferentes concentrações, 0,5%; 0,75%; 1,0% e 1,25%, em peso de MLG em sua matriz, corpos de prova foram fabricados através da mistura em meio úmido dos pós, secagem da mistura, compactação dos pós secos e posterior sinterização com atmosfera redutora. As amostras obtidas pelo método proposto foram submetidas a caracterização física, microestrutural e mecânica, sendo comparadas diretamente a amostra contendo apenas Al2O3. Foi verificado que a sinterização com atmosfera redutora, preservou a estrutura do MLG em matriz de Al2O3. A análise dos resultados indicou que a utilização de concentrações menores que 1,0% em peso de MLG, proporcionou a fabricação de compósitos com maior dispersão e me... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Advances in the area of technology and materials science have enabled major evolution and contribution to the development of ceramic materials. Research associated with this type of material is becoming more widespread due to characteristics such as: high hardness, biocompatibility, thermal stability, chemical inertia and corrosion resistance. However, its use ends up being limited by its fragility. The use of carbon allotropes (graphene, nanotubes and fullerenes) as reinforcement material in ceramics has been widely studied, however, the performance of these allotropes is restricted to specific mixing and sintering conditions. This research is about the fabrication and mechanical characterization of the Al2O3-MLG composite. Starting from an Al2O3 ceramic powder and adding different concentrations, 0,50%; 0,75%; 1,0% and 1,25% by weight of MLG in their matrix, samples were fabricated by wet powder mixing, drying of the mixture, dry powder compaction and subsequent sintering with reducing atmosphere. The samples obtained by the proposed method were subjected to physical, microstructural and mechanical characterization, being directly compared to the sample containing only Al2O3. It was verified that the sintering with reducing atmosphere preserved the structure of the MLG in Al2O3 matrix. The analysis of the results indicated that the use of concentrations lower than 1.0% by weight of MLG, allowed the fabrication of composites with greater dispersion and less formation of aggl... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Aligned arrays of nanostructures has recently attracted great interest because of their unique properties and potential use in a broad range of technological applications. The nanostructures can be employed when it is essential to create large surface on a small area in electronic device as sensor technology or energetics e.g. solar panels. One of the simplest and low-cost methods of fabricating nanostructures is template-assisted electrochemical deposition. This method also enables good control over the nanostructure dimensions and can be used to deposit a wide range of materials. The proposed method consists of two steps. At first, a non-conductive nanoporous template has to be created and then nanostructures are formed by electrodeposition into the template which is coated with a metal on one of its sides or placed on a metal surface.

[pt] Catalisadores de ferro suportados em sílica alumina e em sílica mesoporosa, além de nano partículas de ferro não suportadas, foram estudados. A preparação dos catalisadores suportados ocorreu pelo método de impregnação do ponto úmido incipiente com soluções aquosas de cloreto de ferro, para obter 2 por cento ou 5 por cento de metal, sendo um desses preparado pelo método da ureia, onde uma quantidade apropriada de uma solução aquosa de FeCl3·6H2O (99 por cento -Merck) foi misturada com ureia. As amostras foram caracterizadas por medidas de fisissorção de N2, difração de Raios-X (DRX), redução com temperatura programada (RTP) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). A quantidade de metal foi determinada usando espectroscopia de absorção atômica (EAA). Os suportes de sílica alumina e de sílica mesoporosa foram caracterizados ainda por análise termogravimétrica (ATG/DTG). As propriedades texturais mostraram que após a introdução do metal nos suportes, a área específica, o volume de poros e o diâmetro de poro decresceram conforme o teor metálico foi aumentado. As análises de DRX com refinamento de Rietveld detectaram a formação das fases de FeO, Fe3O4, Fe0, para todas as amostras suportadas. Os perfis de redução (RTP) para as amostras de ferro suportadas mostraram, principalmente, duas regiões de redução, a primeira atribuída a redução de Fe2O3 para FeO e a segunda a redução de FeO para Fe0. / [en] Iron catalysts supported on silica alumina and mesoporous material, beside non supported iron nanoparticles, were studied. The preparation of supported catalysts occurred by incipient wetness impregnation method with aqueous solutions of iron chloride to give 2 percent or 5 percent of metal. One iron catalyst supported on silica alumina was prepared by the method of urea, in which an appropriate amount of an aqueous solution of FeCl3·6H2O (99 percent - Merck) was mixed with urea for impregnation. The samples were characterized by measurements of N2 physisorption, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction with (TPR), transmission electron microscopy (TEM). The amount of metal embedded in each sample was determined using atomic absorption spectroscopy (AAS). The silica alumina and mesoporous silica supports were also characterized by thermogravimetric analysis (DTA/TGA). The textural properties showed that after introduction of the metal into the supports, the specific area, pore volume and pore diameter decreased as the metal content was increased. XRD analysis with Rietveld refinement showed the formation of phases the following phases FeO, Fe3O4, Fe0, for all supported samples. Reduction profiles (TPR) for the supported iron samples showed mainly two reduction regions, assigned for Fe2O3 to FeO and for FeO to Fe0, respectively.

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[pt] Neste estudo diferentes concretos a base de cimento aluminoso foram desenvolvidos e caracterizados em termos de seu comportamento termomecânico para uma ampla faixa de temperaturas (25-1200 graus Celsius). Primeiramente, três refratários com diferentes teores de alumina (51, 71 e 90 porcento em peso) foram estudados para caracterizar seus comportamentos químico e mecânico em diferentes temperaturas. Para isso vários tipos de ensaios experimentais, após aquecimento e resfriamento, foram realizados: ensaios microestruturais, químicos, de compressão uniaxial, tração direta e flexão em três pontos. Com esses resultados foi desenvolvido, através de simulações numéricas, um novo tipo de revestimento combinando os três refratários em camadas. A solução mais eficiente em termos de gradiente térmico foi a combinação que usou o refratário com 90 porcento de alumina como camada interna e os refratários de 71 porcento e 51 porcento como as camadas média e externa, respectivamente. Um material compósito refratário reforçado com fibras de aço inoxidável foi também desenvolvido. Para isso o concreto refratário com 51 porcento de alumina foi selecionado, pois apresentou o melhor comportamento mecânico nas temperaturas analisadas (até 1200 graus Celsius). Três tipos de fibras foram consideradas: lisa, ondulada e recartilhada. Além da realização dos mesmos tipos de ensaios feitos para a matriz refratária, foram também realizados ensaios cíclicos, de arrancamento de fibras e estruturais (painéis circulares). Os ensaios forneceram os parâmetros necessários para o modelo constitutivo de dano plástico disponível no programa de elementos finitos ABAQUS. O modelo constitutivo foi validado através de simulações termomecânicas do ensaio do painel circular. Concluiu-se que o comportamento termomecânico dos compósitos refratários com a adição de fibras de aço inoxidável foi significativamente melhor do que do refratário sem reforço. O compósito com a fibra recartilhada foi o que teve o melhor desempenho devido à forte aderência da fibra com a matriz. Os resultados experimentais e as simulações numéricas mostraram que o efeito de reforço beneficia o comportamento mecânico pré-pico e pós-pico dos compósitos refratários. A influência do endurecimento por deformação observada na fase inicial das curvas e do abrandamento (softening) pós-pico indicam a importância desses parâmetros para projetos estruturais. O dano do compósito refratário foi analisado através da análise de correlação digital de imagem para estudar a propagação da fissura nas várias temperaturas. Observou-se que com o aumento de temperatura a propagação da fissura fica mais lenta e a abertura da fissura fica menos acentuada. Conclui-se então que esses materiais são apropriados para utilização em aplicações que envolvem temperaturas elevadas. / [en] In this study different concretes based on aluminous cement were developed and characterized in terms of their thermomechanical behavior over a wide temperature range (25-1200 Celsius degrees). First, three refractories with different alumina contents (51, 71 and 90wt. percent) were studied to characterize their chemical and mechanical behavior at different temperatures. For this, several types of experimental tests, after heating and cooling, were carried out: microstructural, chemical, uniaxial compression tests, direct tensile tests and three-point bending test. With these results, a new type of coating was developed through numerical simulations combining the three refractories in layers. The most efficient solution in terms of thermal gradient was the combination that used the refractory with 90 percent of alumina as the inner layer and the refractories of 71 percent and 51 percent as the middle and outer layers, respectively. A refractory composite material reinforced with stainless steel fibers was developed. For this, the refractory concrete with 51 percent of alumina was selected, since it presented the best mechanical behavior at the analyzed temperatures (up to 1200 Celsius degrees). Three types of fibers were considered: straight, wavy and knurled. In addition to performing the same types of tests for the refractory matrix, cyclic, fiber pullout and structural tests (round panels) were also performed. The tests provided the parameters for the Damage Plasticity constitutive model available in the finite element software ABAQUS. The constitutive model was validated through thermomechanical simulations of the round panel test. It was concluded that the thermo-mechanical behavior of the refractory composites with the addition of stainless steel fibers was significantly better than the non-reinforced refractory. The composite with the knurled fiber was the one that had the best performance due to the strong bond of the fiber to the matrix. The experimental results and numerical simulations showed that the reinforcement effect benefits the pre-peak and post-peak mechanical behavior of the refractory composites. The influence of the strain-hardening observed in the initial phase of the curves and the softening post-peak indicated the importance of these parameters for structural projects. The damage of the refractory composite was analyzed through digital image correlation to study the crack propagation at various temperatures. It has been observed that with the increase in temperature the propagation of the crack becomes slower and the opening of the crack becomes less pronounced. It is therefore concluded that such materials are suitable for use in applications involving high temperatures.

Coroas cerâmicas apoiadas sobre infra-estruturas de alumina densamente sinterizada configuram-se como excelentes opções para a reabilitação protética em casos de exigência estética, contudo, o aumento do conteúdo cristalino inviabiliza seu condicionamento por ácidos deixando a maneira ideal de cimentá-las ainda desconhecida. Coroas Procera AllCeram apresentam, em sua face interna, micro irregularidades interessantes ao embricamento e adesão resinosa, dispensando manobras de condicionamento. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de elevadas temperaturas (500ºC à 950ºC) necessárias à cocção da porcelana de revestimento, na textura superficial da alumina, bem como o papel de um agente primer (Ivoclar Vivadent) na força de adesão entre alumina e cimento resinoso. Material e métodos: Sessenta (60) cilindros de alumina (3,5mm X 16mm) com rugosidade superficial idêntica à dos copings Procera foram divididos em quatro grupos (n=15). Grupo 1): Espécimes não submetidos a variação térmica, sendo G1a Sem aplicação do primer e G1b Com aplicação do primer e Grupo 2): Espécimes submetidos aos ciclos térmicos para cocção da porcelana feldspática, sendo G2a Sem aplicação do primer e G2b Com aplicação do primer. Sobre os cilindros aplicou-se porção do cimento resinoso químico MultiLink Ivoclar. Os espécimes foram levados a uma máquina de ensaios Universal para teste de cisalhamento a uma velocidade de 0.5mm/min e os dados submetidos à análise de variância a um critério e teste de comparações múltiplas de Tukey. Resultados: A força de adesão para cada um dos grupos foi: G1a = 2.468 MPa; G1b = 4.265 MPa; G2a = 2.339MPa e G2b = 4.185 MPa. Diferenças significantes foram observadas entre os grupos: G1a X G1b; G1a X G2b; G1b X G2a e G2a X G2b. Conclusões: Ciclos térmicos não produziram alterações na micro-estrutura superficial da alumina, tampouco comprometeram sua adesão ao cimento. O agente primer aumentou a força de união entre alumina e cimento resinoso. Fraturas coesivas do agente cimentante foram observadas apenas em alguns espécimes primer-tratados. / High-strength alumina based ceramic crowns are widely used in dentistry due to their favorable esthetic, however, the large amount of crystalline contents jeopardizes their acid etching property and the ideal luting remains unclear. Procera AllCeram restorations exhibits on their intaglio surface micro irregularities optimizing the bonding to resin, with no need for additional conditioning procedures. Purpose: The aim of the present study was to evaluate the influence of high thermal cycles (500ºC to 950ºC) needed to porcelain firing on alumina´s intaglio surface, as well as, the role of a primer agent (Ivoclar Vivadent) on shear bond strength between alumina and resin cement. Material and Methods: Sixty alumina cylinders (3,5mm X 16mm) with intaglio roughness of the Procera AllCeram copings were randomly divided into four groups (n=15). Group 1) Samples no submitted to thermal cycles variation, were G1a - no primer application and G1b - primer treated and Group 2: Samples submitted to thermal feldspathic porcelain firing cycles, were G2a - specimens no primer treated and G2b - primer treated specimens. Over the cylinders top a self-cure resin cement (Multilink Ivoclar) portion was applied. The specimens were loaded to failure in shear mode using a universal testing machine at a crosshead speed of 0,5mm/min. Data were analyzed with one-way analysis of variance and Tukey´s multiple comparison test. Results: The shear bond strength for each group was: G1a = 2.468 MPa; G1b = 4.265 MPa; G2a = 2.339 MPa e G2b = 4.185 MPa. Significant difference was found between the groups G1a X G1b; G1a X G2b; G1b X G2a e G2a X G2b. Conclusions: Thermal cycles did not change alumina´s surface micro structure, besides did not compromised it´s bonding strength to resin cement. Primer agent enhanced shear bond strength between alumina and resin cement. Luting agent´s cohesive fractures were observed only in some primer treated specimens.