Entre la amplia variedad de materiales nanocristalinos ferromagnéticos existe un pequeño grupo que presenta un comportamiento histerético muy particular: el ciclo de histéresis está desplazado en el eje horizontal y su silueta es asimétrica. Normalmente, la ruptura de la simetría del ciclo de histéresis se ha observado en materiales que tienen anisotropía de canje, sin embargo el comportamiento histerético anómalo a que nos referimos aquí presenta unas características que claramente lo diferencian de éste.En el presente trabajo de tesis se ha analizado la relación entre la nanocristalización de la aleación Co66 Fe4 Mo2Si16B12 y su histéresis magnética. Se ha hecho un estudio experimental para relacionar la microestructura en volumen y superficie de muestras tratadas térmicamente con el fenómeno del ciclo de histéresis desplazado. El origen de este desplazamiento se ha atribuido a la interacción dipolar entre las fases magnéticamente blanda (matriz amorfa) y dura (cristales embebidos en la matriz amorfa). Basándonos en este modelo se han simulado numéricamente la forma de los ciclos y la evolución de sus principales características con los campos aplicados, el tiempo y la temperatura.Mediante medidas de magnetometría de par en muestras con elevada fracción nanocristalina se han estimado las constantes de anisotropía de los nanocristales existentes en las muestras. Se constata además el comportamiento anómalo del par en las muestras con bajo grado de nanocristalización.

Materiais cerâmicos obtidos a partir de pós nanocristalinos permitem a obtenção de excelentes propriedades após sinterização, devido à possibilidade de redução da temperatura final de sinterização com conseqüente refinamento microestrutural e excelente densificação. Nesse contexto, a zircônia tetragonal (ZrO2 (t)) tem um importante papel, pois suas características intrínsecas, tais como a transformação martensítica (ZrO2 (t-m)), permitem o desenvolvimento de excelentes propriedades, destacando-se a elevada tenacidade à fratura e resistência a flexão, tornando-a um material diferenciado visando aplicações nobres onde propriedades mecânicas e confiabilidade sejam pré-requisitos. Visando otimizar estas aplicações, se faz necessário conhecer as correlações entre as propriedades mecânicas e a microestrutura. Sendo assim, é de extrema importância promover a revelação microestrutural desses materiais, de forma padronizada e com representatividade estatística, o que exige cuidados nas técnicas de preparação ceramográfica. Nesse trabalho pretende-se caracterizar microestruturalmente cerâmicas a base de ZrO2(Y2O3) nanométrica, visando estudar os efeitos da temperatura e do tempo de sinterização na cinética de crescimento de grão. Foi definida uma rota de preparação e análise ceramográfica propondo seqüência de lixas e panos de polimento, assim como cargas e tempos em cada etapa. As amostras foram atacadas termicamente e micrografias foram obtidas. As micrografias foram processadas por rotinas de análise digital de imagens, visando definir padronizações para determinação de parâmetros microestruturais de interesse, tais como distribuição de tamanhos de grãos, densidade de grãos por unidade de área, razão de aspecto, etc. Foi estudado o efeito das condições de sinterização (temperatura final e tempo de isoterma) no crescimento de grãos. / Ceramic materials obtained from nanocrystalline powders enable the obtaining of excellent properties after sintering, due to the possibility of reducing the final sintering temperature with consequent microstructural refinement and excellent densification. In this context, tetragonal zirconia (ZrO2 (t)) has an important role, since their intrinsic characteristics, such as the martensitic transformation (ZrO2 (t-m)), allow the development of excellent properties, highlighting the high tenacity to fracture and resistance to bending, making it a differentiated material aiming noble applications where mechanical properties and reliability are prerequirements. In order to optimize these applications, it is necessary to know the correlations between the mechanical properties and microstructure. Thus, it is extremely important to promote the microstructural disclosure of these materials, in a standardized manner and with statistical representativeness, which requires care with the ceramographic preparation techniques. This work aims to microstructurally characterize ceramics based on nanometric ZrO2(Y2O3), looking for the study of the effects of the sintering temperature and time on the graingrowth kinetics. It was defined a route for ceramographic preparation and analysis proposing a sequence of sandpapers and polishing cloths, as well as loads and times at each stage. The samples were thermally etched and micrographs were obtained. The micrographs were processed through routines of digital image analysis, aiming the definition of standards for the determination of microstructural parameters of interest, such as distribution of grain sizes, density of grains per unit of area, aspect ration, and others. It was studied the effects of the sintering conditions (final temperature and time of isotherm) on the grain growth.

Imãs são corpos de materiais magnetizáveis utilizados para gerar um forte campo magnético em sua vizinhança. Essa característica faz com que sejam empregados em diversas aplicações na vida moderna, tais como motores para a indústria eletroeletrônica e automobilística, como elementos de fixação e em acoplamentos magnéticos na indústria mecânica. O mercado de ímãs permanentes movimenta atualmente cerca de US$ 5 bilhões por ano e está em plena expansão, sendo estimado um crescimento de 12% por ano até o final desta década de 90. Tal crescimento é atribuído aos \"novos materiais\" desenvolvidos a partir da década de 80 (ímãs de terras-raras) e aos novos mercados, que foram gerados pelos próprios \"novos materiais\" (Hart, 1996). Tratando-se de materiais tão ligados às facilidades da vida moderna, a pesquisa na área de imãs está intimamente ligada ao seu desenvolvimento tecnológico. Procura-se desenvolver imãs com as melhores propriedades magnéticas para as suas aplicações, investigando ao mesmo tempo os fenômenos que regem os mecanismos físicos de magnetização. / Permanent magnets composed of magnetic powders bonded with a polymer represent the fastest growing sector of the magnetic materials market since they are ideal for the fabrication of small motors. This work presents a magnetic and structural characterization of TIve eommereial bonded magnets, Reversible and irreversible components of the total magnetization as well as magnetic interactions in the five commereial magnets are also studied, the magnets are composed by ferrite and MQP-Q nanoerystelline powders and mixtures of these two powders with 80%, 60% and 40% ferrite. Magnelie interactions were analyzed by Henkel plots, gM plots and switching field distributions. In bonded magnets, since the magnetic particles are separated from each other by a binder, it is expected that interactions are mainly dipolar in Nature. There is a progressive change in the data as the fraction of MQP-Q powder is increased. The sample with 100% ferrite shows strong magnetizing interactions at low fields. Date for hybrid magnets present increasing demagnetizing interactions as the fermion of MQP-Q increases and for the 100% MQP-Q sample, the data indicate demagnetizing effects. Reversible and irreversible magnetization components were obtained by applying two methods commanly used in magnetic materials characterization, the DCD -IRM method and the reversible susceptibility method. For the 100% ferrite magnet, in which the reversible component is small, the methods lead lo similar results. The results for both methods diverge as the reversible component! Increases, which in this case occurs with the increase of the MQP-Q powder fraction. The divergence is attributed to the idealized conditions of non-inleracting particles assumed by the DCD-IRM method. Magnetic interactions and lotai magnetization components were also studied in a melt-spun nanocrystalline Nd9Fe85B5 sample. This composition is similar to that of the MQP-Q powder and the magnetic behavior of both the bonded magnetic and the nanocrystalline precursor could be compared. Micromagnetic simulations allowed the evaluation of exchange, anisotropy and magnetostatic interactions on the magnetization reversal of nanocryslalline romposlle systems. The Monte Carlo method was applied lo a linear array of 300 magnetic moments distributed in three grains, two magnetically hard with a soft grain between them.

Imãs são corpos de materiais magnetizáveis utilizados para gerar um forte campo magnético em sua vizinhança. Essa característica faz com que sejam empregados em diversas aplicações na vida moderna, tais como motores para a indústria eletroeletrônica e automobilística, como elementos de fixação e em acoplamentos magnéticos na indústria mecânica. O mercado de ímãs permanentes movimenta atualmente cerca de US$ 5 bilhões por ano e está em plena expansão, sendo estimado um crescimento de 12% por ano até o final desta década de 90. Tal crescimento é atribuído aos \"novos materiais\" desenvolvidos a partir da década de 80 (ímãs de terras-raras) e aos novos mercados, que foram gerados pelos próprios \"novos materiais\" (Hart, 1996). Tratando-se de materiais tão ligados às facilidades da vida moderna, a pesquisa na área de imãs está intimamente ligada ao seu desenvolvimento tecnológico. Procura-se desenvolver imãs com as melhores propriedades magnéticas para as suas aplicações, investigando ao mesmo tempo os fenômenos que regem os mecanismos físicos de magnetização. / Permanent magnets composed of magnetic powders bonded with a polymer represent the fastest growing sector of the magnetic materials market since they are ideal for the fabrication of small motors. This work presents a magnetic and structural characterization of TIve eommereial bonded magnets, Reversible and irreversible components of the total magnetization as well as magnetic interactions in the five commereial magnets are also studied, the magnets are composed by ferrite and MQP-Q nanoerystelline powders and mixtures of these two powders with 80%, 60% and 40% ferrite. Magnelie interactions were analyzed by Henkel plots, gM plots and switching field distributions. In bonded magnets, since the magnetic particles are separated from each other by a binder, it is expected that interactions are mainly dipolar in Nature. There is a progressive change in the data as the fraction of MQP-Q powder is increased. The sample with 100% ferrite shows strong magnetizing interactions at low fields. Date for hybrid magnets present increasing demagnetizing interactions as the fermion of MQP-Q increases and for the 100% MQP-Q sample, the data indicate demagnetizing effects. Reversible and irreversible magnetization components were obtained by applying two methods commanly used in magnetic materials characterization, the DCD -IRM method and the reversible susceptibility method. For the 100% ferrite magnet, in which the reversible component is small, the methods lead lo similar results. The results for both methods diverge as the reversible component! Increases, which in this case occurs with the increase of the MQP-Q powder fraction. The divergence is attributed to the idealized conditions of non-inleracting particles assumed by the DCD-IRM method. Magnetic interactions and lotai magnetization components were also studied in a melt-spun nanocrystalline Nd9Fe85B5 sample. This composition is similar to that of the MQP-Q powder and the magnetic behavior of both the bonded magnetic and the nanocrystalline precursor could be compared. Micromagnetic simulations allowed the evaluation of exchange, anisotropy and magnetostatic interactions on the magnetization reversal of nanocryslalline romposlle systems. The Monte Carlo method was applied lo a linear array of 300 magnetic moments distributed in three grains, two magnetically hard with a soft grain between them.

Materiais cerâmicos obtidos a partir de pós nanocristalinos permitem a obtenção de excelentes propriedades após sinterização, devido à possibilidade de redução da temperatura final de sinterização com conseqüente refinamento microestrutural e excelente densificação. Nesse contexto, a zircônia tetragonal (ZrO2 (t)) tem um importante papel, pois suas características intrínsecas, tais como a transformação martensítica (ZrO2 (t-m)), permitem o desenvolvimento de excelentes propriedades, destacando-se a elevada tenacidade à fratura e resistência a flexão, tornando-a um material diferenciado visando aplicações nobres onde propriedades mecânicas e confiabilidade sejam pré-requisitos. Visando otimizar estas aplicações, se faz necessário conhecer as correlações entre as propriedades mecânicas e a microestrutura. Sendo assim, é de extrema importância promover a revelação microestrutural desses materiais, de forma padronizada e com representatividade estatística, o que exige cuidados nas técnicas de preparação ceramográfica. Nesse trabalho pretende-se caracterizar microestruturalmente cerâmicas a base de ZrO2(Y2O3) nanométrica, visando estudar os efeitos da temperatura e do tempo de sinterização na cinética de crescimento de grão. Foi definida uma rota de preparação e análise ceramográfica propondo seqüência de lixas e panos de polimento, assim como cargas e tempos em cada etapa. As amostras foram atacadas termicamente e micrografias foram obtidas. As micrografias foram processadas por rotinas de análise digital de imagens, visando definir padronizações para determinação de parâmetros microestruturais de interesse, tais como distribuição de tamanhos de grãos, densidade de grãos por unidade de área, razão de aspecto, etc. Foi estudado o efeito das condições de sinterização (temperatura final e tempo de isoterma) no crescimento de grãos. / Ceramic materials obtained from nanocrystalline powders enable the obtaining of excellent properties after sintering, due to the possibility of reducing the final sintering temperature with consequent microstructural refinement and excellent densification. In this context, tetragonal zirconia (ZrO2 (t)) has an important role, since their intrinsic characteristics, such as the martensitic transformation (ZrO2 (t-m)), allow the development of excellent properties, highlighting the high tenacity to fracture and resistance to bending, making it a differentiated material aiming noble applications where mechanical properties and reliability are prerequirements. In order to optimize these applications, it is necessary to know the correlations between the mechanical properties and microstructure. Thus, it is extremely important to promote the microstructural disclosure of these materials, in a standardized manner and with statistical representativeness, which requires care with the ceramographic preparation techniques. This work aims to microstructurally characterize ceramics based on nanometric ZrO2(Y2O3), looking for the study of the effects of the sintering temperature and time on the graingrowth kinetics. It was defined a route for ceramographic preparation and analysis proposing a sequence of sandpapers and polishing cloths, as well as loads and times at each stage. The samples were thermally etched and micrographs were obtained. The micrographs were processed through routines of digital image analysis, aiming the definition of standards for the determination of microstructural parameters of interest, such as distribution of grain sizes, density of grains per unit of area, aspect ration, and others. It was studied the effects of the sintering conditions (final temperature and time of isotherm) on the grain growth.

[EN] The necessity of higher quality tools, due to the increasing competitivity in the machining industry, and in general the need of materials with improved wear resistance, places the hard metal sector in continuous technical renovation. The important improvement of hardness, strength and wear resistance obtained in ultrafine WC-Co grades, as well as the extraordinary properties of nanomaterials, has focused the cemented carbides research in obtaining nanocrystalline powders, and in the development of bulk nanostructured cemented carbides, which remains a technological challenge. In this context, the aim of present research is to contribute on the knowledge of the behaviour sintering of ultrafine and nanocrystalline WC-Co mixtures, and to explore the possibilities of microstructural control that allow manufacturing dense cemented carbides with grain size close to the nanometer scale. Furthermore, the effect of the microstructural refinement in the mechanical behaviour of sintered materials is evaluated. Moreover, due to the poor supply and the high cost of these powders in the market, the fabrication of ultrafine and nanocrystaline WC-Co mixtures by planetary milling is studied. This allows analysing the effect of the powder production method on their densification, microstructural development and final mechanical properties. The results obtained show the problems of the powders fabricated by milling, due to their decarburation, and their fast kinetics of grain growth. Furthermore, the advantages of using nanocrystalline powders, versus the ultrafine ones, on improving the densification and capability of microstructural control, have been demonstrated, allowing a significant increase in the hardness of the sintered samples. The main contribution of the research is the combined use of additives inhibitors and pressure assisted sintering techniques that allow increasing the densification at lower sintering temperature and shorter holding times, thus limiting the grain growth. WC-CoVC / Cr3C2 cemented carbides near fully dense is obtained by SPS and HIP in solid phase at 1100 ºC. The addition of inhibitors, especially VC, is demonstrated to be an efficient method for controlling the grain growth in the solid state, even by rapid sintering processes. The combination of addition of VC and HIP sintering at low temperature has allowed manufacturing near nanostructured materials (120 nm), with an excellent combination of properties, with hardness about 2100 HV30 and fracture toughness values greater than 10 MPa·m1/2. These properties place these materials among the most outstanding cemented carbides of those reported in literature. / [ES] La necesidad de herramientas de mayor calidad, debido a la creciente competitividad en el sector del mecanizado, y, en general, de materiales con resistencia al desgaste mejorada, sitúa al sector del duro metal en continua renovación técnica. La importante mejora de dureza, resistencia mecánica y resistencia al desgaste obtenida en grados WC-Co ultrafinos, y las excepcionales propiedades asociadas a los nanomateriales, ha focalizado la investigación de metal duro en la obtención de polvos nanocristalinos, y en el desarrollo de carburos cementados nanoestructurados, que sigue siendo un reto tecnológico. En esta línea, la presente investigación, pretente contribuir al conocimiento del comportamiento durante la sinterización de mezclas WC-Co ultrafinas y nanocristalinas, explorando posibilidades de control microestructural, que permitan obtener carburos cementados densos con tamaño de grano próximo a la escala nanométrica, y evaluar el efecto del refinamiento microestructural en su comportamiento mecánico. Además, dada la escasa oferta en el mercado de estos polvos y su elevado coste, se analiza su fabricación mediante molienda en planetario, lo que permite analizar el efecto de la vía de obtención del polvo en su densificación, desarrollo microestructural, y propiedades finales. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la problemática de los polvos obtenidos por molienda, debido a su decarburación, y su rápida cinética de crecimiento de grano. Además, se ha demostrado las ventajas del uso de polvos nanocristalinos frente a los ultrafinos, en el aumento de la densificación y posibilidades de control microestructural, lo que se traduce en importantes aumentos de dureza de los sinterizados. La principal aportación de la investigación es el empleo combinado de aditivos inhibidores y técnicas de sinterización asistidas por presión, que permiten aumentar la densificación reduciendo temperatura y tiempo de exposición, limitando así el crecimiento de grano. Se ha demostrado que es posible obtener sinterizados WC-Co-VC/Cr3C2 casi 100% densos a 1100 ºC, mediante HIP y SPS, confirmándose, además, la efectividad de los inhibidores. La combinación de adición de VC y sinterización en HIP a baja temperatura, ha permitido obtener materiales casi nanocristalinos (120 nm), con una excelente combinación de propiedades, con durezas de hasta 2100 HV30 y valores de tenacidad superiores a los 10 MPa·m1/2, lo que sitúa a estos materiales entre los carburos cementados más destacados de los publicados en la literatura. / [CA] La necessitat de ferramentes de major qualitat, degut a la creixent competitivitat en el sector del mecanitzat, i, en general, de materials amb resistència al desgast millorada, situa el sector del metall dur en contínua renovació tècnica. La important millora de duresa, resistència mecànica i resistència al desgast obtinguda en graus WC-Co ultrafins, i les excepcionals propietats associades als nanomaterials, ha focalitzat la investigació de metall dur en l'obtenció de pols nanocristal·lins, i en el desenvolupament de carburs cementats nanoestructurats, que segueix sent un repte tecnològic. En aquesta línia, la present investigació pretén contribuir al coneixement del comportament durant la sinterització de mescles ultrafines i nanocristal·lines, explorant possibilitats de control microestructural, que permeten obtindre carburs cementats densos amb grandària de gra propera a l'escala nanomètrica i avaluar l'efecte del refinament microestructural en el seu comportament mecànic. A més a més, donada l'escassa oferta en el mercat d'aquests pols i el seu elevat cost, s'analitza la seua fabricació mitjançant mòlta en planetari, la qual cosa permet analitzar l'efecte de la via d'obtenció dels pols en la seua densificació, desenvolupament de la seua microestructura, i propietats finals. Els resultats obtinguts posen de manifest la problemàtica dels pols obtesos per mòlta, degut a la seua decarburació, i la seua ràpida cinètica de creixement de gra. Així mateix, s'han demostrat els avantatges de l'ús de pols nanocristal·lins front als ultrafins, en l'augment de la densificació i possibilitats de control microestructural, el que es tradueix en importants augments de duresa dels sinteritzats. La principal aportació de la investigació és l'emprament combinat d'additius inhibidors i tècniques de sinterització assistides per pressió, que permeten augmentar la densificació reduint temperatura i temps d'exposició, limitant així el creixement de gra. S'ha demostrat que és possible obtindre sinteritzats WC-Co-VC/Cr3C2 quasi 100% densos a 1100 ºC, mitjançant HIP i SPS, confirmant-se, a més, l'efectivitat dels inhibidors. La combinació d'addició de VC i sinterització en HIP a baixa temperatura ha permès obtindre materials quasi nanocristal·lins (120 nm), amb una excel·lent combinació de propietats, amb dureses de fins a 2100 HV30 i valors de tenacitat superiors als 10 MPa·m1/2, la qual cosa situa aquests materials entre els carburs cementats més destacats dels publicats en la literatura. / Bonache Bezares, MV. (2016). Obtención, procesado y caracterización de carburos cementados CW-Co basados en polvos ultrafinos y nanocristalinos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63222