Este trabalho tem como objetivo a síntese da liga Fe IND.78-X Al IND.X Si IND.9 B IND.13, com o X=0, 10, 20, 30 e 50, através da moagem utilizando para isto um moinho de bolas de alta energia. As técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, SQUID, análise térmica diferencial (DTA) e espectroscopia Mössbauer são utilizadas na verificação da dependência da estrutura e propriedades magnéticas com o tempo de moagem e diferentes concentrações de Al. Com a moagem uma solução sólida com estrutura BCC é formada, com os átomos sendo distribuídos de forma aleatória na rede. O tamanho de grãos descresce rapidamente nos primeiros estágios de moagem e depois, com a continuação da moagem, permanece aproximadamente constante. Os espectros Mössbauer apresentam linhas alargadas, uma característica dos materiais submetidos a moagem, e forma ajustados considerando sítios paramagnéticos, sextetos cristalinos e distribuições Gaussianas de campos hiperfinos. As medidas magnéticas mostram que as ligas possuem propriedades de material magnético mole. A magnetização e a coercividade diminuem com o tempo de moagem, indicando um aumento no número de átomos não-magnéticos em torno do átomo de ferro e a diminuição do tamanho do grão, respectivamente. Com o aumento da concentração de Al, o tamanho do grão da solução sólida tende a diminuir e o sistema perde seu ordenamento magnético. As curvas DTA mostram uma transformação exotérmica associada à cristalização de fases amorfas e ao ordenamento da solução sólida Fe(Al, Si, B) para formar outros compostos. O tratamento térmico dos pós moídos forma os intermetálicos FeAl, FeAl IND.2. As amostras submetidas a tempos de moagem maiores dão origem a fases nanocristalinas e amorfas com alto grau de contaminação pelos componentes de moinho. / The purpose of the present work is the synthesis of Fe IND.78-xAl IND.xSi IND.9B IND.13 alloy, with x=0, 10, 20, 30 and 50, by mechanical alloying in a high energy planetary ball mil. The effect of the milling time and Al content on the structure and magnetic properties has been studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, SQUID, differential analysis thermal (DTA) and Mossbauer spectroscopy. After milling a Fe-Al-Si-B solid solution with a bcc structure is formed. The atoms are assumed to be randomly distributed in lattice, the grain size decrease dramatically at the early milling stages with further milling to remain relatively stable at the late stages. The Mossbauer spectra show lines broad, a characteristic of milled materials, and were fitted by considering paramagnetic phases, crystalline sextet and Gaussian distributions of hyperfine fields. The magnetic measurements show soft magnetic properties. The magnetization and coactivity decrease with milling time, indicating an increasing number of nonmagnetic atoms around the iron atoms and decrease of grain size, respectively. With increasing Al content, the grain size of the solid solutions decreased, and the system loses its magnetic order. The DTA curves show the exothermic transformation associated to crystallization of amorphous phase and ordering of the Fe(Al,Si,B) solid solutions to form other compounds. The annealing of milled powders form the ordered FeAl and FeAl IND.2 intermetallic. Long milling times resulted in Nano crystalline and amorphous phases highly contaminated by the milling tools.

Este trabalho tem como objetivo a síntese da liga Fe IND.78-X Al IND.X Si IND.9 B IND.13, com o X=0, 10, 20, 30 e 50, através da moagem utilizando para isto um moinho de bolas de alta energia. As técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, SQUID, análise térmica diferencial (DTA) e espectroscopia Mössbauer são utilizadas na verificação da dependência da estrutura e propriedades magnéticas com o tempo de moagem e diferentes concentrações de Al. Com a moagem uma solução sólida com estrutura BCC é formada, com os átomos sendo distribuídos de forma aleatória na rede. O tamanho de grãos descresce rapidamente nos primeiros estágios de moagem e depois, com a continuação da moagem, permanece aproximadamente constante. Os espectros Mössbauer apresentam linhas alargadas, uma característica dos materiais submetidos a moagem, e forma ajustados considerando sítios paramagnéticos, sextetos cristalinos e distribuições Gaussianas de campos hiperfinos. As medidas magnéticas mostram que as ligas possuem propriedades de material magnético mole. A magnetização e a coercividade diminuem com o tempo de moagem, indicando um aumento no número de átomos não-magnéticos em torno do átomo de ferro e a diminuição do tamanho do grão, respectivamente. Com o aumento da concentração de Al, o tamanho do grão da solução sólida tende a diminuir e o sistema perde seu ordenamento magnético. As curvas DTA mostram uma transformação exotérmica associada à cristalização de fases amorfas e ao ordenamento da solução sólida Fe(Al, Si, B) para formar outros compostos. O tratamento térmico dos pós moídos forma os intermetálicos FeAl, FeAl IND.2. As amostras submetidas a tempos de moagem maiores dão origem a fases nanocristalinas e amorfas com alto grau de contaminação pelos componentes de moinho. / The purpose of the present work is the synthesis of Fe IND.78-xAl IND.xSi IND.9B IND.13 alloy, with x=0, 10, 20, 30 and 50, by mechanical alloying in a high energy planetary ball mil. The effect of the milling time and Al content on the structure and magnetic properties has been studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, SQUID, differential analysis thermal (DTA) and Mossbauer spectroscopy. After milling a Fe-Al-Si-B solid solution with a bcc structure is formed. The atoms are assumed to be randomly distributed in lattice, the grain size decrease dramatically at the early milling stages with further milling to remain relatively stable at the late stages. The Mossbauer spectra show lines broad, a characteristic of milled materials, and were fitted by considering paramagnetic phases, crystalline sextet and Gaussian distributions of hyperfine fields. The magnetic measurements show soft magnetic properties. The magnetization and coactivity decrease with milling time, indicating an increasing number of nonmagnetic atoms around the iron atoms and decrease of grain size, respectively. With increasing Al content, the grain size of the solid solutions decreased, and the system loses its magnetic order. The DTA curves show the exothermic transformation associated to crystallization of amorphous phase and ordering of the Fe(Al,Si,B) solid solutions to form other compounds. The annealing of milled powders form the ordered FeAl and FeAl IND.2 intermetallic. Long milling times resulted in Nano crystalline and amorphous phases highly contaminated by the milling tools.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-10-17T13:44:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Full Version Text of Masters Dissertation (FINAL).pdf: 2248443 bytes, checksum: a736d9499830c375c8774936a8f7f8b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T13:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Full Version Text of Masters Dissertation (FINAL).pdf: 2248443 bytes, checksum: a736d9499830c375c8774936a8f7f8b6 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / The quasicrystalline alloy which contains the element aluminum present dispersion of particles in nanometric scale that exhibit high values of mechanical strength at room temperatures and high temperatures. The quasicrystalline solids have no crystallographic conventional symmetrical structures; but they are constituted by a unit cell with periodic repetition in space and ordination mode, intermediate between periodic phases and crystalline phases amorphous non-crystalline. The process of Mechanical alloying, a technique of powder metallurgy developed in the 60's, it was established as a viable processing method in the solid state to produce various quasicrystalline phases metastable and stable. The interest in obtaining this material is due to its good structural, electronic and magnetic properties, and the interactions between the properties. In general, the quasicrystalline alloy show resistant to friction and wear, good electrical and thermal insulators, are hard, used in photonic sensors and some formations of quasicrystals are good hydrogen storers. In this work, researched he used the Mechanical alloying to obtain the icosahedral and decagonal phases Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 in order to study the magnetic properties. Samples of quasicrystalline alloys were obtained by high energy milling with balls mass ratio of 20: 1 with rotation of 200rpm, at time intervals ranging from 1 hour to 40 hours a planetary ball mill Pulverisette 5 Frittsch. Evaluations of physical characterizations were made by scanning electron microscopy showed a microstructure with nonuniform and large nodules symmetries. The X-ray diffraction provides information about identification of phases resulting from Al65Mn22Cu13 Al67,6Cr23,3Fe9,1 and alloys, the formation of icosahedral phases, intermetallic and decagonal and the presence of typical diffraction pattern peaks of their crystallographic network. The magnetic measurements were performed as a function of temperature M (T), and also due to the applied field F (M). It can be concluded that the formation of quasicrystalline phases is possible as grinding time and speed for Al65Mn22Cu13 Al67,6Cr23,3Fe9,1 and alloys obtained by Mechanical alloying process. / As ligas quasicristalinas que contém o elemento o alumínio, apresentam dispersão de partículas em escala nanométrica que apresentam valores elevados de resistência mecânica em temperaturas ambientes e em altas temperaturas. Os sólidos quasicristalinos possuem estruturas simetricas não cristalográfica convencional; mas são constituídos por uma célula unitária com repetição periódica no espaço e ordenação, de modo, intermediário entre as fases cristalinas periódicas e as fases não-cristalinas amofas. O processo de mecanossíntese, uma técnica da metalurgia do pó desenvolvida nos anos 60, foi estabelecido como um método viável de processamento no estado sólido para a produção de várias fases quasicristalinas metaestáveis e estáveis. O interesse de obtenção desse material é devido as suas boas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas, e a interações entre as propriedades. Em geral, as ligas quasicristalinas mostram resistentes á fricção e ao desgaste, bons isolantes elétricos e térmicos, são duros, utilizados em sensores fotônicos e algumas formações de quasicristais são bons armazenadores de hidrogênio. Neste trabalho, pesquisou o usou da mecanossíntese para a obtenção das fases icosaedral e decagonal Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 com o intuito de estudar as propriedades magnéticas. As amostras das ligas quasicristalinas foram obtidas por moagem de alta energia com razão massa bolas de 20: 1, com rotação de 200 rpm, nos intervalos de tempo que variou de 1 hora até 40 horas em um moinho de bola planetário Frittsch Pulverisette 5. Avaliação das cararterizções físicas foram feitas por microscopia eletrônica de varredura apresentaram uma microestruturas com simetrias não uniforme e nódulos grandes. Adifração de raios-X fornece informações sobre identificações das fases decorrentes das ligas Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 as formações das fases Icosaedral, decagonal e intermetálicas e a presença de picos padrões de difração típicos da sua rede cristálografica. As medidas magnéticas realizadas foram em função da temperatura M (T), e também em função do campo aplicado M (H). Pode-se concluir que é possível a formação das fases quasicristalinas conforme o tempo de moagem e da velocidade para ligas Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 obtido pelo processo mecanossíntese.

The application efficiency of the perovskites may be related to some factors, among them, the synthesis method and the metal type. In this work, a study of the synthesis methods and metal type used in the preparation of perovskites oxides of the formula LaBO3 (B = Ni or Mn) was performed. The compared methods were mechanosynthesis and modified proteic method using the soy protein as a chelating agent. The materials were characterized by thermogravimetric analysis (TG/DTG), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), UV-Vis spectrophotometry, X-ray diffractometry (XRD) and N2 adsorption at 77 K. The samples which were synthesized by the modified proteic method had differences in intensities and wavenumbers for bands related to metal-ligand bonds identified by the FTIR analysis. This technique evidenced the metal-oxygen bonds in both methods. For the modified proteic method, spectrophotometry in the UV-Vis region showed the band that confirms the metal-ligand coordination, for both Mn2+ and Ni2+ in the aqueous system. XRD analysis indicated single-phase perovskite formation only for the LaMnO3 materials synthesized by the modified protein method. The calcination at 900°C showed better crystallinity. The N2 adsorption at 77 K showed that the modified proteic method formed perovskites with larger specific surface areas than mechanosynthesis. Selected samples were applied as adsorbents in the removal of congo red dye in aqueous solution. Thus, by maintaining the metal and varying the synthesis method, the perovskites synthesized by mechanosynthesis presented higher adsorption efficiency than those synthesized by the modified proteic method. By varying the metal, the manganese-based samples exhibited higher adsorption efficiency. Kinetic studies showed that the pseudo-second order model fitted better to the experimental data and exhibiting R2 values closer to the unit. FTIR analysis of the materials after the tests proved that there was adsorption. TG/DTG curves showed the calcination temperature suitable for the decomposition of the dye adsorbed on the perovskite, in order to recover the adsorbent. Finally, XRD analysis showed that the perovskite structure resisted the conditions of the adsorption assays and recovery process. / A eficiência da aplicação dos óxidos tipo perovskita pode estar relacionada a fatores como método de síntese e tipo de metal presente na estrutura do material. Neste trabalho, foi realizado o estudo do efeito do método de síntese e do tipo de metal na formação de perovskitas tipo LaBO3 (B = Ni ou Mn). Os métodos comparados foram mecanossíntese e método proteico modificado usando a proteína da soja como agente quelante. Os materiais foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG/DTG), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectrofotometria na região do UV-Vis, difratometria de raios X (DRX) e adsorção de N2 a 77 K. Para as amostras sintetizadas pelo método proteico modificado, as análises de FTIR identificaram diferenças nas intensidades e nos números de onda para as bandas referentes às ligações metal-ligante. Essa técnica evidenciou as ligações entre metal e oxigênio em ambos os métodos. Para o método proteico modificado, a espectrofotometria na região do UV-Vis mostrou a banda que confirma a coordenação metal-ligante, tanto para Mn2+ quanto para Ni2+ nos sistemas aquosos. As análises de DRX indicaram a fase perovskita monofásica apenas para os materiais LaMnO3 sintetizados pelo método proteico modificado. Os materiais calcinados a 900ºC apresentaram maiores cristalinidades. As análises de adsorção de N2 a 77 K mostraram que o método proteico modificado formou perovskitas com maiores áreas superficiais em relação à mecanossíntese. Amostras selecionadas foram aplicadas como adsorventes na remoção do corante vermelho congo em solução aquosa. Desse modo, mantendo o metal e variando o método de síntese, as perovskitas sintetizadas por mecanossíntese exibiram maior eficiência de adsorção do que as sintetizadas pelo método proteico modificado. Variando o metal, as amostras à base de manganês exibiram maior eficiência na adsorção. Estudos cinéticos mostraram que o modelo de pseudo-segunda ordem se ajustou melhor aos dados experimentais, exibindo valores de R2 mais próximos da unidade. As análises de FTIR dos materiais após os testes comprovaram que houve adsorção. As curvas de TG/DTG mostraram a temperatura de calcinação adequada para decomposição do corante adsorvido na perovskita, a fim de recuperar o adsorvente. Por fim, a análise de DRX mostrou que a estrutura perovskita resistiu às condições dos ensaios de adsorção e do processo de recuperação. / São Cristóvão, SE

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andre luiz alves pre-textual.pdf: 117556 bytes, checksum: 76d3afbdf37ad33e26738ca777741be3 (MD5) Previous issue date: 2010-10-30 / We have studied the stabilization of NaZn13 phase in the intermetallic compound of generic composition LaFe11,4sp1,6 (sp = Si, Al). This stabilization was investigated through the partial substitution of Fe by atoms of Al and Si, and trough the substitution of La by Y or Gd, which are rare earths elements with no orbital contribution to the magnetic moments. We have chosen to study the compounds with stoichiometry LaFe11,4sp1,6 (sp = Al, Si), with y = 0,88, for which compounds are metamagnetic. We firstly studied NaZn13 phase formation in some mixed compounds of composition LaFe11,4(AlxSi1-x)1,6 (0 less or equals x less or equals 1), prepared using an electric arc furnace. The compounds were characterized by Mössbauer Spectroscopy, X Rays Diffraction and Energy Dispersive X Ray Spectroscopy. Some compositions have a predominant NaZn13 phase, while in other regions the fraction of the NaZn13 phase is relative small due to the presence of other phases formed by segregation. We have also investigated the partial substitution of La atoms by atoms of Y and Gd, in the following compounds La1-x(RE)xFe11,4Si1,6 (RE = Gd or Y), with x= 5%. This substitution doesn t modify significantly the stabilization of the NaZn13 phase compared to the non-substituted compound and the fraction of the segregated a-Fe phase is maintained around 50%. We have used a new procedure using the mechanical alloying to prepare LaFe11,4Si1,6 compounds. It consists in submitting the melted sample to a 0.5 to 1 hour long high energy ball milling process and then in annealing the sample. The process induced a significant reduction of the rich-Fe phase formation compared to a conventional process. Therefore, the process allows to obtain samples with a higher fraction of the desired NaZn13 phase. Therefore, the process allows obtaining samples with a higher fraction of the desired NaZn13 phase. / Neste trabalho foi estudada a estabilização da fase tipo NaZn13 no composto intermetálico LaFe11,4sp1,6 (sp = Si, Al). Essa estabilização foi investigada através da substituição parcial de átomos de Fe por átomos de Al e Si, além da substituição parcial de La por Y ou Gd, que são terras-raras com contribuição orbital nula para o momento magnético. Particularmente, foram escolhidos os compostos com fórmula estequiométrica La[Feysp1-y]13 , com y = 0,88, devido seu caráter metamagnético. Foi inicialmente estudada a formação da fase tipo NaZn13, nos compostos mistos LaFe11,4(AlxSi1-x)1,6 (0 menor ou igual x menor ou igual 1), através da fusão em arco voltaico. Esses compostos foram caracterizados pelas técnicas experimentais de: espectroscopia Mössbauer, difração de raios X e espectroscopia por dispersão de energia. Em algumas regiões de composição, os compostos mistos apresentam a fase NaZn13 majoritária. Em outras regiões de composição, a quantidade da fase tipo NaZn13 é relativamente pequena, se comparado com as demais fases formadas nos processos de segregação. Em seguida, foi investigada a substituição parcial de La por átomos de Y e Gd, ou seja, foram estudados os compostos La1-x(RE)xFe11,4Si1,6 (RE = Y ou Gd) com x = 5%. Os resultados sugerem que esta substituição não provoca mudança significativa na estabilização da fase tipo NaZn13 nos compostos a base de Si, ou seja, independentemente do dopante a fração das fases segregadas ricas em Fe é de aproximadamente 50%. Finalmente, foi usada a técnica de mecanossíntese (ou moagem em altas energias) para propiciar a estabilização de uma maior fração da fase tipo NaZn13, nos compostos a base de Si, já que estes apresentam maiores segregações de Fe e possuem grande potencial para aplicação tecnológica em refrigeradores que usam o efeito magnetocalórico. Assim, as amostras foram fundidas e submetidas à mecanossíntese por 0,5 - 1 hora em um moinho da marca SPEX8000 e depois tratada termicamente. Os resultados estão mostrando significativa redução da fase bcc-Fe segregada, conseqüentemente um aumento da fração da fase tipo NaZn13.