Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-30T11:53:15Z No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:56:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T18:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are energy conversion devices, capable of generating clean and renewable energy with high efficiency, and regarded as one of the enabling key technologies for future hydrogen economy and stationary power generation. The state of the art consists of cells with Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ) as electrolyte and a planar design. Planar electrolytes can be obtained employing several techniques, however, tape casting is a wellestablished, low cost ceramic forming process, and almost one of the few that can be applied to manufacture ceramic sheets of controlled thickness with large areas. Organic solvents have been widely used in tape casting, but due to health, safety, disposal, cost and environmental issues, researches are focusing on aqueous systems, seeking the benefits of using water as solvent, since it is widely available, non-toxic, non-flammable and cheap. In this study, the optimization of slurry formulation and the systematic analysis of processing variables allowed the successful use of aqueous tape casting for obtaining green tapes with good mechanical characteristics (tensile strength - 11.7-12.5 MPa, strain to failure - 64- 49%) and homogeneous green microstructure with no laminating step. In turn, the sintered tapes showed homogeneous microstructure and high density (≈ 97% of theoretical density), with good mechanical and electrical characteristics (fourpoint flexural strength - 266 MPa, electrical conductivity - 4.42x10-2 S.cm-1 at 800°C), which enables their use as electrolytes in Solid Oxide Fuel Cells. / As Células a Combustível de Óxido Sólido (CaCOS) são dispositivos de conversão de energia, capazes de gerar energia limpa e renovável com alta eficiência, e consideradas como uma das tecnologias essenciais para uma futura economia baseada em hidrogênio e para a geração de energia estacionária. O estado da arte consiste de células com eletrólitos planos de Zircônia Estabilizada com Ítria. Eletrólitos planares podem ser obtidos através de diversas técnicas, no entanto, a colagem de fita é uma técnica de processamento cerâmico bem estabelecida e de baixo custo, e uma das poucas que pode ser aplicada para a fabricação de filmes cerâmicos de espessura controlada e com grandes áreas. Solventes orgânicos têm sido amplamente utilizados nesse processo, entretanto, devido a problemas de saúde, de segurança, de descarte, de custo e preocupações ambientais, as pesquisas estão se concentrando em sistemas aquosos, buscando os benefícios de usar água como solvente, uma vez que esta apresenta grande disponibilidade e baixo custo, além de não ser tóxica nem inflamável. Neste estudo, a otimização da formulação de suspensões e a análise sistemática das variáveis de processamento permitiram o uso bem-sucedido da colagem de fita aquosa na obtenção de fitas com ótimas características mecânicas (resistência à tração - 11,7-12,5 MPa, deformação - 64-49%) e microestruturas a verde homogêneas sem a necessidade de uma etapa de laminação. Por sua vez, as fitas sinterizadas apresentaram microestrutura homogénea e alta densidade (≈ 97% da densidade teórica), com boas características mecânicas e eléctricas (resistência à flexão de quatro pontos - 266 MPa, condutividade eléctrica - 4.42x10-2 S.cm-1 a 800°C), o que permite sua utilização como eletrólitos em CaCOS.

Neste trabalho estudamos vários fatores que tem uma forte influência sobre o comportamento da alumina- &#946 &#34, um condutor iônico para íons de sódio com composição 8,85%Na2O+0,75%Li2O+90,40%Al2O3 (% em peso). O papel das impurezas freqüentemente encontradas na alumina-&#945 obtida pelo processo Bayer, tais como cálcio, silício e ferro, é estudado na alumina -&#946 &#34. Dopagem destas impurezas, separadas e em conjunto, na alumina-&#946 &#34 mostram a forte influência que exercem sobre a conversão de fase alumina - &#946 &#8594 &#946 &#34, condutividade iônica, resistência mecânica e microestrutura da alumina-&#946. Os resultados obtidos indicam claramente que a presença simultânea de cálcio e silício tem forte efeito negativo sobre as propriedades da alumina-&#946 &#34, devido à presença de uma nova fase intergranular. A presença simultânea de ferro, cálcio e silício deprimem a formação dessa fase causando um efeito positivo sobre as propriedades da alumina-&#946 &#34. O uso da técnica de redução carbotérmica do hidróxido de alumínio produz uma alumina-&945 com excelentes características para a preparação de alumina-&#946 &#34, que quando comparada à alumina-&#946 &#34 preparada com a alumina Baikowski, mostrou ser superior. A redução carbotérmica reduz consideravelmente os teores de impurificação da alumina pelo sódio, silício, cálcio e ferro, além de produzir uma alumina livre de aglomerados que conduz a uma melhor conversão de fase alumina -&#946 &#8594 &#946 &#34. A alumina obtida através da redução carbotérmica, além de possuir características desejáveis para a preparação da alumina-&#946 &#34, também é própria para outras aplicações especiais / The ionic conductor for sodium ions known as &#946 &#34 alumina with composition 8,85%Na2O+0,75%Li2O+90,40%Al2O3 (% wt), was studied considering the influence of several variables on its ceramic processing. The effect of impurities frequently found on the raw material used for the preparation of this ionic conductor such as silicon, calcium and iron were studied isolated and mixed together on such properties as phase conversion &#946 &#8594 &#946 &#34 - alumina, ionic conductivity, mechanical properties and microstructure. The results of the experiments clearly indicates that calcium and silicon generates a new phase when present simultaneously in the &#946 &#34 - alumina. This new phase, located at the grain boundary, has a strong negative effect on the ionic conductivity addition of iron destroys this new phase improving the properties of the impure material. The carbothermal reduction of the aluminum hydroxide gives a &#945- alumina that is excelent for &#946 &#34 - alumina preparation when compared with Baikowski alumina. The carbothermal reduction decreases the impurification of &#945-alumina as calcium, iron, silicon and sodium and a fine particle size distribution, without aggregates, that makes the phase conversion &#946 &#8594 &#946 &#34 -alumina very efficient due to a better distribution of the Li+ ion. The &#945 - alumina obtained by carbothermal reduction of the aluminum hydroxide is also adequate for others special applications of &#945 - alumina alone

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAAR.pdf: 9282673 bytes, checksum: e284f73cbe43ef0221d3a3eed0839e54 (MD5) Previous issue date: 2002-09-13 / Universidade Federal de Minas Gerais / The major objective of this thesis was to study the processing behaviour of Al2O3 ultra-fine and nanosized powders obtained by high energy milling (HEM), to produce, after forming and sintering, Al2O3 .(5%vol.)SiC and Al2O3 .(5%vol.)TiC ceramics composites with high density. This aim arises from the fact that processing difficulties of ultra-fine powders are supposed to cause microstructural defects that are deleterious mechanical properties. Additionally, the reactive HEM may be an alternative processing for obtaining nanometric powders. Such powders, however, presents processing problems that are not well characterized. Commercial Al2O3 and SiC powders and powders obtained by high-energy milling were used. Al2O3/TiC was obtained by reactive milling. The majors on ceramic processing were: HEM and conventional ball milling stages deagglomeration, dispersion and mixture of the powders, forming by isostatic pressing and pressure slip casting. These experiments were carried out seeking to characterize the reliability in order to minimize the defects and heterogeneities in the formed bodies. Different chemical methods were also verified for the SiC inclusions coating. In all those procedures, problems caused by the presence of strong agglomerates were observed, particularly in those submitted to HEM. The inclusions coating methods through chemical precipitation did not succeeded probably due to the little affinity among the inclusions surfaces and the precipitate. The best final results, verified by the high density, the inclusions dispersion homogeneity in microstructure and the flexure strength, were obtained with the improvement of ball milling processing for deaggregation and dispersion in alcoholic medium of the fine powders. For powders from HEM was necessary an additional deagglomeration in a planetary illing. m. / Esta tese teve como principal objetivo estudar sistematicamente o processamento de pós ultrafinos e nanométricos de Al2O3 obtidos por moagem de alta energia (MAE), para a obtenção, após conformação e sinterização, de compósitos cerâmicos densos de Al2O3 .(5%vol.)SiC e Al2O3 .(5%vol.)TiC. Esse objetivo se justifica pelo fato de que defeitos microestruturais deletérios às propriedades mecânicas nesse tipo de compósitos, são atribuídos às dificuldades de processamento de pós ultrafinos. Além disso, a MAE com reação pode ser uma alternativa viável para obter pós nanométricos precursores desses compósitos. Estes, no entanto, apresentam dificuldades de processamento adicionais ainda pouco caracterizadas. Foram utilizados pós de Al2O3 e SiC comerciais e pós obtidos por MAE. Al2O3/TiC foi obtido por moagem reativa. Os principais experimentos de processamentos cerâmicos incluíram: etapas de MAE e convencional, objetivando cominuição, desaglomeração, dispersão e mistura de pós, conformação por prensagem isostática e por colagem de barbotina sob pressão. Tais experimentos foram realizados visando caracterizar a aplicabilidade dos mesmos com relação à minimização de defeitos e heterogeneidades nos corpos conformados. Também foram verificados diferentes métodos químicos para o recobrimento de inclusões de SiC. Em todos os procedimentos foram observados problemas causados pela presença de aglomerados fortes, particularmente após MAE. Os métodos de recobrimento das inclusões via precipitação química não foram bem sucedidos, provavelmente devido a pouca afinidade das superfícies das inclusões com os precipitados. Os melhores resultados finais, caracterizados pela alta densidade, pela microestrutura com dispersão homogênea das inclusões e pela maior resistência mecânica após sinterização, foram obtidos com a otimização dos processamentos em moinho de bolas de desagregação e dispersão das partículas em meio alcoólico, sendo necessária uma desaglomeração adicional em moinho planetário dos pós da MAE.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissABML.pdf: 4339605 bytes, checksum: b2fcb2bbac41c9e9cc7c77720f7b0b4c (MD5) Previous issue date: 2007-03-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The search for alternatives sources to fossil fuel has stimulated the technological development of solid oxide fuel cell. Hydrogen is the ideal fuel for this application. However, due to technical reasons, alternatives fuels to hydrogen such as methanol and natural gas has been tested. Therefore, the use of these fuels makes necessary the substitution of the anode materials that are normally used with hydrogen. The anode materials substitution must be based on the knowledge about the relationship between anode microstructure and its performance during cell operation. This knowledge makes possible introduce new materials besides new fabrication process for solid oxide fuel cell anodes. The main characteristics of anode are: high chemical activity and durability. The durability of the anode can be attained using FGM material that makes possible to match the thermal expansion of the interfaces. Ni-8YSZ cermet is normally used as anode material. In this work it was studied the cermets Ni-8YSZ as electrodes on the YSZ electrolyte. Two types of electrodes were prepared: with and without compositional gradient along the electrode thickness. This work was developed in two steps. The first one was the development of the powder 8YSZ-NiO suspension with the appropriated rheological characteristics. The second one was the electrodes characterization by impedance spectroscopy and scanning electron microscopy. It was found that electrodes containing layers with ≤30 vol% Ni are inefficient to promote the reactions because de Ni particles are not percolated. / A busca por fontes alternativas aos combustíveis fósseis para geração de energia tem estimulado a tecnologia para a fabricação de células a combustível (CaC). Gás hidrogênio é o combustível ideal para CaC porém outros combustíveis, tais como metanol e gás natural, são testados. O material de anodo utilizado, quando se emprega hidrogênio como combustível, é o compósito Ni-8YSZ. O anodo deve atender dois requisitos: alta atividade química das reações e durabilidade. O conceito de material FGM (gradação funcional) é aplicado a eletrodo com o objetivo de aumentar a durabilidade pela compatibilização da expansão térmica do eletrólito e coletor de corrente. Nesta dissertação foram estudados eletrodos compósitos Ni-8YSZ, em eletrólitos de 8YSZ, com e sem gradiente composicional ao longo da espessura. Este trabalho foi realizado em duas etapas: desenvolvimento do processamento cerâmico e caracterização elétrica dos eletrodos. A primeira etapa consistiu no desenvolvimento de suspensões da mistura 8YSZ-NiO com características adequadas ao processo de deposição por jato de suspensão e cujo filme granular resultante fosse livre de defeitos. A segunda etapa consistiu na caracterização dos eletrodos, com e sem gradação de composição, por espectroscopia de impedância e microscopia eletrônica. Eletrodos contendo camadas ≤30%vol Ni são ineficientes para promover as reações de anodo pois as partículas de níquel não estão percoladas.

Neste trabalho estudamos vários fatores que tem uma forte influência sobre o comportamento da alumina- &#946 &#34, um condutor iônico para íons de sódio com composição 8,85%Na2O+0,75%Li2O+90,40%Al2O3 (% em peso). O papel das impurezas freqüentemente encontradas na alumina-&#945 obtida pelo processo Bayer, tais como cálcio, silício e ferro, é estudado na alumina -&#946 &#34. Dopagem destas impurezas, separadas e em conjunto, na alumina-&#946 &#34 mostram a forte influência que exercem sobre a conversão de fase alumina - &#946 &#8594 &#946 &#34, condutividade iônica, resistência mecânica e microestrutura da alumina-&#946. Os resultados obtidos indicam claramente que a presença simultânea de cálcio e silício tem forte efeito negativo sobre as propriedades da alumina-&#946 &#34, devido à presença de uma nova fase intergranular. A presença simultânea de ferro, cálcio e silício deprimem a formação dessa fase causando um efeito positivo sobre as propriedades da alumina-&#946 &#34. O uso da técnica de redução carbotérmica do hidróxido de alumínio produz uma alumina-&945 com excelentes características para a preparação de alumina-&#946 &#34, que quando comparada à alumina-&#946 &#34 preparada com a alumina Baikowski, mostrou ser superior. A redução carbotérmica reduz consideravelmente os teores de impurificação da alumina pelo sódio, silício, cálcio e ferro, além de produzir uma alumina livre de aglomerados que conduz a uma melhor conversão de fase alumina -&#946 &#8594 &#946 &#34. A alumina obtida através da redução carbotérmica, além de possuir características desejáveis para a preparação da alumina-&#946 &#34, também é própria para outras aplicações especiais / The ionic conductor for sodium ions known as &#946 &#34 alumina with composition 8,85%Na2O+0,75%Li2O+90,40%Al2O3 (% wt), was studied considering the influence of several variables on its ceramic processing. The effect of impurities frequently found on the raw material used for the preparation of this ionic conductor such as silicon, calcium and iron were studied isolated and mixed together on such properties as phase conversion &#946 &#8594 &#946 &#34 - alumina, ionic conductivity, mechanical properties and microstructure. The results of the experiments clearly indicates that calcium and silicon generates a new phase when present simultaneously in the &#946 &#34 - alumina. This new phase, located at the grain boundary, has a strong negative effect on the ionic conductivity addition of iron destroys this new phase improving the properties of the impure material. The carbothermal reduction of the aluminum hydroxide gives a &#945- alumina that is excelent for &#946 &#34 - alumina preparation when compared with Baikowski alumina. The carbothermal reduction decreases the impurification of &#945-alumina as calcium, iron, silicon and sodium and a fine particle size distribution, without aggregates, that makes the phase conversion &#946 &#8594 &#946 &#34 -alumina very efficient due to a better distribution of the Li+ ion. The &#945 - alumina obtained by carbothermal reduction of the aluminum hydroxide is also adequate for others special applications of &#945 - alumina alone

Os resíduos sólidos galvânicos despertam especial atenção, devido à sua composição tóxica. Tais resíduos geralmente são estocados nas empresas de galvanoplastia, criando um preocupante passivo ambiental, em particular, nas áreas densamente povoadas, como a zona leste da cidade de São Paulo, que, por sua vez, possui um pólo de empresas de galvanoplastia do setor de cromação. Face ao pressuposto, na primeira parte do trabalho, um estudo foi realizado com a compilação dos dados de empresas galvânicas situadas na zona leste de São Paulo, abordando aspectos socioeconômicos e de processo, que influenciam na geração e na destinação dos resíduos sólidos industriais. Na segunda parte do trabalho, amostras selecionadas de resíduos sólidos foram avaliadas quanto às suas características químicas e físico-químicas e foi apresentada a viabilidade do uso tecnológico visando o aproveitamento destes resíduos. Os principais resultados obtidos mostraram que nas dezessete empresas visitadas são geradas 106 toneladas de resíduos sólidos por ano e estes são armazenados em condições precárias, podendo afetar a população vizinha em caso de acidentes ambientais. Os resíduos constituídos majoritariamente por Ni, Cr, B, Cu, Ca, S, C, Na, Fe e Zn, quando aquecidos até 1400°C, apresentaram formações de compostos identificados como Ca2Cr2O5, BaCrO4, NiCr2O4, CuCrO2, CaSO4, Ni2SiO4, NiO e CuO. Estes compostos são difíceis de serem obtidos e, por si só, apresentam potencial para comercialização como matérias-primas para a produção de produtos cerâmicos. Os resíduos sólidos galvânicos foram incorporados em matrizes vítreas, indicando uma alternativa satisfatória e de baixo custo para a inertização dos constituintes nocivos à saúde. Os vidros obtidos apresentaram aspectos coloridos, podendo ser utilizados como produtos finais ou como matérias-primas para a produção de esmaltes cerâmicos ou pigmentos inorgânicos. Existem diversas possibilidades de destinação dos lodos galvânicos e, independente de qual seja adotada, conclui-se que é de extrema importância a sua retirada de dentro das empresas, para eliminar o enorme e crescente passivo ambiental. / Solid galvanic waste has attracted special attention due to its toxic composition. These wastes are usually stored in galvanic companies, creating a worrying environmental liability, especially in densely populated areas, as eastern side of São Paulo city, which area has many galvanic companies of chroming sector. Therefore, on the first part of this research, a study was made with the collection of informations of the galvanic companies situated on the eastern side of São Paulo, considering the socioeconomics aspects and process, which interfere on the destination and generation of the industrials solid waste. On the second part of the research, selected samples of the solid waste were analyzed related to its chemical and physical-chemical characteristics and it was showed the viability of technological using viewing the utilization of this waste. The main results show that in the seventeen companies visited, 106 tons/year of solid waste have been produced and being stored in precarious conditions, may affecting the neighbor population in case of environment accidents. The waste mainly composed of Ni, Cr, B, Cu, Ca, S, C, Na, Fe and Zn, when heated up to 1400°C, showed compounds formations identified such as Ca2Cr2O5, BaCrO4, NiCr2O4, CuCrO2, CaSO4, Ni2SiO4, NiO and CuO. This compounds are difficult to obtain and are economically important as raw materials for the ceramic products production. The solid galvanic waste were incorporated into the glassy matrix, indicating that this technique is a good alternative and with low cost for the inertization of these chemical compounds, which are harmful to the health. The glasses are colorful, and can be used as final products or as raw materials for the production of ceramic enamel or inorganic pigments. There are many possibilities of destination of the galvanic waste and, independent of which one is adopted, it may be concluded that is of extreme importance to take it out of the companies, to eliminate the enormous and growing environmental liability.

Os resíduos sólidos galvânicos despertam especial atenção, devido à sua composição tóxica. Tais resíduos geralmente são estocados nas empresas de galvanoplastia, criando um preocupante passivo ambiental, em particular, nas áreas densamente povoadas, como a zona leste da cidade de São Paulo, que, por sua vez, possui um pólo de empresas de galvanoplastia do setor de cromação. Face ao pressuposto, na primeira parte do trabalho, um estudo foi realizado com a compilação dos dados de empresas galvânicas situadas na zona leste de São Paulo, abordando aspectos socioeconômicos e de processo, que influenciam na geração e na destinação dos resíduos sólidos industriais. Na segunda parte do trabalho, amostras selecionadas de resíduos sólidos foram avaliadas quanto às suas características químicas e físico-químicas e foi apresentada a viabilidade do uso tecnológico visando o aproveitamento destes resíduos. Os principais resultados obtidos mostraram que nas dezessete empresas visitadas são geradas 106 toneladas de resíduos sólidos por ano e estes são armazenados em condições precárias, podendo afetar a população vizinha em caso de acidentes ambientais. Os resíduos constituídos majoritariamente por Ni, Cr, B, Cu, Ca, S, C, Na, Fe e Zn, quando aquecidos até 1400°C, apresentaram formações de compostos identificados como Ca2Cr2O5, BaCrO4, NiCr2O4, CuCrO2, CaSO4, Ni2SiO4, NiO e CuO. Estes compostos são difíceis de serem obtidos e, por si só, apresentam potencial para comercialização como matérias-primas para a produção de produtos cerâmicos. Os resíduos sólidos galvânicos foram incorporados em matrizes vítreas, indicando uma alternativa satisfatória e de baixo custo para a inertização dos constituintes nocivos à saúde. Os vidros obtidos apresentaram aspectos coloridos, podendo ser utilizados como produtos finais ou como matérias-primas para a produção de esmaltes cerâmicos ou pigmentos inorgânicos. Existem diversas possibilidades de destinação dos lodos galvânicos e, independente de qual seja adotada, conclui-se que é de extrema importância a sua retirada de dentro das empresas, para eliminar o enorme e crescente passivo ambiental. / Solid galvanic waste has attracted special attention due to its toxic composition. These wastes are usually stored in galvanic companies, creating a worrying environmental liability, especially in densely populated areas, as eastern side of São Paulo city, which area has many galvanic companies of chroming sector. Therefore, on the first part of this research, a study was made with the collection of informations of the galvanic companies situated on the eastern side of São Paulo, considering the socioeconomics aspects and process, which interfere on the destination and generation of the industrials solid waste. On the second part of the research, selected samples of the solid waste were analyzed related to its chemical and physical-chemical characteristics and it was showed the viability of technological using viewing the utilization of this waste. The main results show that in the seventeen companies visited, 106 tons/year of solid waste have been produced and being stored in precarious conditions, may affecting the neighbor population in case of environment accidents. The waste mainly composed of Ni, Cr, B, Cu, Ca, S, C, Na, Fe and Zn, when heated up to 1400°C, showed compounds formations identified such as Ca2Cr2O5, BaCrO4, NiCr2O4, CuCrO2, CaSO4, Ni2SiO4, NiO and CuO. This compounds are difficult to obtain and are economically important as raw materials for the ceramic products production. The solid galvanic waste were incorporated into the glassy matrix, indicating that this technique is a good alternative and with low cost for the inertization of these chemical compounds, which are harmful to the health. The glasses are colorful, and can be used as final products or as raw materials for the production of ceramic enamel or inorganic pigments. There are many possibilities of destination of the galvanic waste and, independent of which one is adopted, it may be concluded that is of extreme importance to take it out of the companies, to eliminate the enormous and growing environmental liability.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As cerâmicas piesoelétricas estudadas neste trabalho (Pb1,03Zr0,53Ti0,47O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,05Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,005Ti0,455Fe0,015O3 e Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,455Fe0,015O3) foram sinterizadas a 1200oC e 1250oC por 3,5 h a fim de que suas propriedades piesoelétricas fossem investigadas. Nas composições dos PZT obtidas, a matriz e os dopantes empregaram óxidos como matérias primas. As misturas dos óxidos precursores foram calcinadas a 850oC por 3,5 h para obtenção da fase PZT. Os precursores, os pós e os corpos de prova de PZT foram caracterizados quanto às microestruturas, densidades e propriedades físicas. Após a conformação dos pós e a sinterização, os materiais cerâmicos foram polarizados para caracterização de suas propriedades piesoelétricas através de um impedancímetro na faixa de freqüência de 100 KHz a 200 KHz. Os resultados de dispersão de laser dos precursores revelaram aglomeração do óxido de chumbo e óxido de zircônio. As composições calcinadas apresentaram tamanho de partícula na faixa de 0,44 μm a 0,63 μm. As análises de densidade por método de Arquimedes indicaram uma boa densificação dos corpos de prova sinterizados e pouca influência da temperatura de sinterização com uma escala de valores de 95,73 a 97,65% da densidade teórica. As análises de microscopia eletrônica de varredura revelaram que os sinterizados contendo concentrações diferentes de dopantes exibem uma correlação do tipo e teor de dopante com a natureza da fratura, sendo transgranular, quando dopante ferro for predominante e intergranular, quando o dopante Nb for predominante. Também, o aumento da temperatura de sinterização resultou em fratura transgranular independente do tipo e da concentração de dopante, exceto para baixo teor de dopante da composição equimolar, cujos resultados não foram consistentes com a literatura sobre o material. No que diz respeito às propriedades piesoelétricas, revelou-se que a combinação da variação da composição com a temperatura foi favorável para o aumento dos valores da constante dielétrica da formulação equimolar com maior percentual de dopantes. Já o efeito da temperatura com a composição surtiu um efeito muito negativo para os valores de fator de qualidade mecânica da formulação dopada com mais ferro. Para os valores de constante de freqüência da formulação com maior percentagem de nióbio, o efeito da temperatura com a composição gerou um efeito positivo. / The piezoelectric ceramics studied in this work, Pb1.03Zr0.53Ti0.47O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.05Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.005Ti0.455Fe0.015O3 and Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.455Fe0.015O3, were all of them sintered between 1200oC and 1250oC for 3.5h. After that, their piezoelectric properties were investigated. In the present work, oxides were used as raw material in both, matrices and dopants. The mixture of the precursor oxides were calcinaned at 850oC during 3.5h for obtaining the PZT phase. The precursor oxides, the powders and the PZT samples went through characterization tests in order to have their microstructures, densities and physical properties correctly determined. After the powders had been conformed and performed the sinterization process, the PZT ceramics were polarized and their piezoelectric properties determined by using an impedancemeter working in the frequency from 100 KHz to 200 KHz. The obtained results from laser dispersion had revealed agglomeration of lead and zirconium oxide. The calcined samples presented particle sizes from 0.44 μm to 0.63 μm. The density analyses using the Archimedes method indicated a good densification of the sintered samples and a weak influence of the sintering temperature on the obtained density values, whose values ranged from 95.73 to 97.65 % of the theoretical density value. Analysis performed using the scanning electron microscopy technique (MEV) revealed that the sintered samples had showed a correlation between the type and concentration of the dopant with their fracture mode, which were transgranular when Fe prevails over the Nb as dopant, and intergranular, when is the Nb that prevails over the Fe as dopant. By the other side, from increasing the sintering temperature resulted transgranular fractures, independently of which type and content of dopant had been used, except for the equimolar case with relatively low content of dopant, whose results were not consistent with the literature related to this material. About the piezoelectric properties, the results had showed that the combination of the dopant composition with the sintering temperature had brought better values of dielectric constant for the equimolar formulation with more content of dopant. Relating to the mechanical quality factor, from the combination of the dopant composition with the sintering temperature had decreased the factor when Fe prevails over Nb and increased the frequency factor when is the Nb that prevails over the Fe.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As cerâmicas piesoelétricas estudadas neste trabalho (Pb1,03Zr0,53Ti0,47O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,05Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,005Ti0,455Fe0,015O3 e Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,455Fe0,015O3) foram sinterizadas a 1200oC e 1250oC por 3,5 h a fim de que suas propriedades piesoelétricas fossem investigadas. Nas composições dos PZT obtidas, a matriz e os dopantes empregaram óxidos como matérias primas. As misturas dos óxidos precursores foram calcinadas a 850oC por 3,5 h para obtenção da fase PZT. Os precursores, os pós e os corpos de prova de PZT foram caracterizados quanto às microestruturas, densidades e propriedades físicas. Após a conformação dos pós e a sinterização, os materiais cerâmicos foram polarizados para caracterização de suas propriedades piesoelétricas através de um impedancímetro na faixa de freqüência de 100 KHz a 200 KHz. Os resultados de dispersão de laser dos precursores revelaram aglomeração do óxido de chumbo e óxido de zircônio. As composições calcinadas apresentaram tamanho de partícula na faixa de 0,44 μm a 0,63 μm. As análises de densidade por método de Arquimedes indicaram uma boa densificação dos corpos de prova sinterizados e pouca influência da temperatura de sinterização com uma escala de valores de 95,73 a 97,65% da densidade teórica. As análises de microscopia eletrônica de varredura revelaram que os sinterizados contendo concentrações diferentes de dopantes exibem uma correlação do tipo e teor de dopante com a natureza da fratura, sendo transgranular, quando dopante ferro for predominante e intergranular, quando o dopante Nb for predominante. Também, o aumento da temperatura de sinterização resultou em fratura transgranular independente do tipo e da concentração de dopante, exceto para baixo teor de dopante da composição equimolar, cujos resultados não foram consistentes com a literatura sobre o material. No que diz respeito às propriedades piesoelétricas, revelou-se que a combinação da variação da composição com a temperatura foi favorável para o aumento dos valores da constante dielétrica da formulação equimolar com maior percentual de dopantes. Já o efeito da temperatura com a composição surtiu um efeito muito negativo para os valores de fator de qualidade mecânica da formulação dopada com mais ferro. Para os valores de constante de freqüência da formulação com maior percentagem de nióbio, o efeito da temperatura com a composição gerou um efeito positivo. / The piezoelectric ceramics studied in this work, Pb1.03Zr0.53Ti0.47O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.05Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.005Ti0.455Fe0.015O3 and Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.455Fe0.015O3, were all of them sintered between 1200oC and 1250oC for 3.5h. After that, their piezoelectric properties were investigated. In the present work, oxides were used as raw material in both, matrices and dopants. The mixture of the precursor oxides were calcinaned at 850oC during 3.5h for obtaining the PZT phase. The precursor oxides, the powders and the PZT samples went through characterization tests in order to have their microstructures, densities and physical properties correctly determined. After the powders had been conformed and performed the sinterization process, the PZT ceramics were polarized and their piezoelectric properties determined by using an impedancemeter working in the frequency from 100 KHz to 200 KHz. The obtained results from laser dispersion had revealed agglomeration of lead and zirconium oxide. The calcined samples presented particle sizes from 0.44 μm to 0.63 μm. The density analyses using the Archimedes method indicated a good densification of the sintered samples and a weak influence of the sintering temperature on the obtained density values, whose values ranged from 95.73 to 97.65 % of the theoretical density value. Analysis performed using the scanning electron microscopy technique (MEV) revealed that the sintered samples had showed a correlation between the type and concentration of the dopant with their fracture mode, which were transgranular when Fe prevails over the Nb as dopant, and intergranular, when is the Nb that prevails over the Fe as dopant. By the other side, from increasing the sintering temperature resulted transgranular fractures, independently of which type and content of dopant had been used, except for the equimolar case with relatively low content of dopant, whose results were not consistent with the literature related to this material. About the piezoelectric properties, the results had showed that the combination of the dopant composition with the sintering temperature had brought better values of dielectric constant for the equimolar formulation with more content of dopant. Relating to the mechanical quality factor, from the combination of the dopant composition with the sintering temperature had decreased the factor when Fe prevails over Nb and increased the frequency factor when is the Nb that prevails over the Fe.