Structural studies with CaCu3Ti4O12 (CCTO) are made since the 1970s, however investigations about their electrical properties only started recently. At 2000, it was reported a high permittivity of ~ 12000 (at 1 KHz) in ceramics of this material which remained constant between the room temperature to ~ 200 °C, and whose physical explanations be still controversial in the scientific society. High dielectric constants allow smaller capacitive components, enabling the size reduction of the electronic devices. In this way, CCTO has attracted the interest of many researchers as technological as scientific point of view. One of the main problem that limit its immediate application as dielectric in ceramic capacitors is its high dielectric loss (~ 0,15) near at room temperature. On the other hand, this material has been prepared by several researchers mainly by the solid state reaction method, in the temperature range of 1000 °C to 1050 °C, with thermal treatment up to 48 h. As result, some secondary phases have be found as in the calcined powders as in the sintered ceramics. Thus, other synthesis methods have been proposed and tested in the last years. In this work, we have studied the CCTO synthesis by a route based on Pechini s method and its sintering using a new method, in which a CO2 laser is used as the main heating source. Besides, the dielectric properties of CCTO ceramics were investigated in order to verify the influence of this sintering process on the ceramic properties as well as onto the understanding of the involved physical mechanisms. The laser sintered ceramics presented high relative density (95 ± 1%), with homogeneous microstructure and dielectric constant at about 2000 with low dielectric loss (0,06) at 1 kHz, when sintered at 1,3 W/mm2. The dielectric loss value obtained in this work is among the lowest ever recorded. Based on our results was also proposed a mechanism to aid in the understanding of the giant dielectric constant in CCTO. Finally, we believe that laser sintering can be an important tool for the optimization of the dielectric properties of CCTO ceramics and consequently future applications in the capacitors and electronic devices industry, whose worldwide consumption is increasing. / Estudos estruturais com o CaCu3Ti4O12 (CCTO) são feitos desde os anos 1970, contudo investigações acerca de suas propriedades elétricas somente se iniciaram recentemente. Em 2000, foi reportado uma alta permissividade de ~ 12000 (a 1 kHz) em cerâmicas deste material, que permanecia constante da temperatura ambiente a ~ 200 °C, cujas explicações físicas ainda são bem controversas na comunidade científica. Constantes dielétricas altas permitem menores componentes capacitivos, oferecendo assim a oportunidade de diminuir o tamanho de dispositivos eletrônicos. Desta forma, o CCTO tem atraído muito o interesse de pesquisadores, tanto do ponto de vista tecnológico quanto científico. Um dos principais problemas que limitam sua imediata aplicação como dielétrico em capacitores cerâmicos é a sua alta perda dielétrica (~ 0,15) próximo à temperatura ambiente. Por outro lado, este material tem sido preparado por diversos pesquisadores principalmente pelo método da reação de estado sólido, no intervalo de temperatura de 1000 °C a 1100 °C, com tratamentos térmicos de até 48 h. Como resultado, algumas fases secundárias têm sido encontradas tanto no pó calcinado quanto na cerâmica sinterizada. Dessa forma, outros métodos de síntese vêm sendo procurados e testados nos últimos anos. Neste trabalho, estudamos a síntese do CCTO por uma rota baseada no método Pechini e sua sinterização usando um novo método, no qual um laser de CO2 é usado como principal fonte de aquecimento. Além disso, estudamos as propriedades dielétricas das cerâmicas de CCTO, a fim de verificar a influência deste novo processo de sinterização em suas propriedades bem como no entendimento dos mecanismos físicos envolvidos. As cerâmicas sinterizadas a laser apresentaram alta densidade relativa (95 ± 1%), com microestrutura homogênea e constante dielétrica em torno de 2000 e baixa perda dielétrica (0,06) a 1 kHz, quando sinterizadas a 1,3 W/mm2. O valor de perda dielétrica obtida neste trabalho está entre os mais baixos já registrados. Baseando-se em nossos resultados também foi proposto um mecanismo para auxiliar no entendimento da constante dielétrica gigante no CCTO. Finalmente, acreditamos que a sinterização a laser pode ser uma importante ferramenta para a otimização das propriedades dielétricas de cerâmicas de CCTO e consequentemente futuras aplicações na indústria de capacitores e dispositivos eletrônicos, cujo consumo mundial é cada vez maior.

A obtenção de cerâmicas de SiC pela sinterização com a presença de aditivos que promovam a formação de uma fase líquida (SFL) durante o processo tem sido uma forma adequada para garantir a menor temperatura de sinterização. Pelo fato de o SiC ser frágil, a busca por melhores propriedades mecânicas e avaliação correta das mesmas, para ser aplicado em ambientes agressivos, é contínua. Com base nisso, na primeira etapa, foram estudados, quanto à molhabilidade sobre o SiC, os sistemas AlN/Re2O3 (Re = Dy, Yb) para serem utilizados como aditivos. Os ângulos de contato medidos foram menores que 10° e considerados adequados para a SFL. O SiC sinterizado com esses aditivos permitiu produzir microestruturas diferentes com o aumento da temperatura. Na segunda etapa, foram sinterizadas amostras na forma de pastilhas em várias temperaturas, cujas condições que apresentaram os melhores resultados de massa específica real e densidade relativa foram tomadas como referência para a sinterização na forma de barras prismáticas. Na terceira etapa, essas amostras foram avaliadas quanto à sua tenacidade à fratura (KIC) pelo método da barra entalhada em V, dureza e resistência à flexão. O comportamento de KIC foi avaliado em função da profundidade e raio de curvatura dos entalhes. Os valores variaram entre 2,59 e 3,64 MPam1/2. Verificou-se que os valores de KIC confiáveis foram aqueles encontrados com pequeno raio de curvatura na ponta do entalhe. Quando o raio foi grande, o mesmo não manteve a singularidade da raiz quadrada da ponta do entalhe, e forneceu valores de KIC superestimados. Foram realizados testes para determinar KIC em ar atmosférico e em água, cujos resultados foram menores em água que em ar, com queda entre 2,56 e 11,26%. A maior resistência sob flexão determinada em 4 pontos foi de 482 MPa. Observou-se correlação direta do tamanho dos grãos nos valores de KIC, dureza e módulo de ruptura das cerâmicas de SiC. / Obtaining SiC ceramics by sintering in the presence of additives that promote a liquid phase formation (LPS) during the process has been a proper manner to ensure the lowest sintering temperature. Because SiC is brittle, an ongoing search for better mechanical properties and proper evaluation of these properties for application in aggressive environments maintained. Thus, in the first stage we studied AlN/Re2O3 systems (Re = Dy, Yb), as to their wettability on SiC, for use as additives. The measured contact angles were smaller than 10° and considered suitable for the LPS. The sintered SiC with these additives allowed the production of different microstructures with the increase in temperature. In the second stage, pellet-shaped samples were sintered at various temperatures, and the conditions showing the best density results were taken as reference for sintering prism-shaped bars. In the third stage, these samples were evaluated for toughness (KIC) by single edge V-notched beam method, hardness, and flexural strength. The behavior of KIC was assessed for notch depth and notch radius of curvature. Values ranged between 2.59 and 3.64 MPa/m1/2. The reliable values of KIC were those found with small radius of curvature at the notch tip. When the radius was large, it did not maintain the singularity of the square root of notch tip and provided overestimated KIC values. Tests were performed to determine KIC in atmospheric air and water, and results were lower in water than in air, dropping between 2.56 and 11.26%. The greatest strength under the 4-point bending test was 482 MPa. We observed a direct correlation of grains size in KIC values, hardness and bending strength of SiC ceramics.

Métodos de produção eficientes que economizam tempo e energia são sempre exigidos e novos processos de sinterização de baixo custo têm sido desenvolvidos para materiais cerâmicos e implementados por empresas e pesquisadores em todo o mundo. Com este objetivo, uma nova abordagem conhecida como Flash Sintering está atraindo grande interesse. Esta nova técnica de sinterização envolve a aplicação de campo elétrico através de uma amostra durante o aquecimento, gerando assim aceleração abrupta da cinética de densificação, diminuindo o tempo de sinterização de horas para segundos e diminuindo o aquecimento do forno em até centenas de graus Celsius. Frequentemente descritas para cerâmicas policristalinas e compósitos de cerâmica e vidro, a sinterização auxiliada por campo elétrico com apenas vidro não foi encontrado na literatura. A sinterização assistida por campo elétrico foi controlada com sucesso, sem que ocorresse o escoamento da amostra, obtendo uma elevada densidade relativa do vidro comercial. Um vidro de janela soda-cal-sílica não estequiométrica foi usado na pesquisa devido à sua importância comercial, por ser um material de partida de baixo custo, por apresentar condução iônica e haver na literatura dados de propriedades físicas e de cinética de sinterização convencional. O campo elétrico também influencia fortemente a cinética de sinterização do vidro soda-cal-sílica. Os resultados experimentais foram comparados com cálculos analíticos realizados a partir do modelo de Clusters não-isotérmico de sinterização de vidro por fluxo viscoso com cristalização concorrente. O aumento de temperatura nos compactos de pó de vidro durante o aquecimento do forno e aplicação de campo elétrico foi estimado usando um modelo de radiação de corpo negro. Preliminarmente, o aumento da temperatura devido ao efeito Joule pode explicar a diminuição da temperatura de amolecimento em comparação com a temperatura do forno e a sinterização rápida do vidro estudado. / Efficient production methods saving time and energy are always demanded and novel reduced-cost sintering processes have being developed for ceramic materials and implemented by companies and researchers of all over the world. With this aim, a new sintering approach generally known as flash sintering is attracting great interest. This new sintering technique involves the application of electric field through a sample while heating, thereby generating abrupt acceleration of the densification kinetics, decreasing the sintering time from hours to seconds and decreasing the oven heating in up to hundreds of degrees Celsius. Well described for polycrystalline ceramics and ceramic-and-glass composites, the sintering of pure glass aided by electric field is still lacking in the literature. The sintering assisted by electric field, was successfully controlled, without sample flow, achieved a high relative density of a commercial glass. A non-stoichiometric soda-lime-silica window glass was used due to its commercial importance, low cost starting material, ionic conduction, and literature on physical properties and conventional sintering kinetics. Electric field was observed to also strongly influence window glass sintering kinetics. The experimental results were compared with analytical calculations obtained from the non-isothermal Clusters model of glass sintering by viscous flow with concurrent crystallization. The temperature increase in the glass powder compacts during oven heating and electric field application was estimated by using a black-body radiation model. Preliminary, the temperature increase due to Joule effect can explain the softening temperature decrease compared with the oven temperature, and the fast sintering of the studied glass.

Neste trabalho foram avaliados os efeitos da adição de polímeros precursores na sinterização, microestrutura, dureza e na tenacidade à natura de materiais cerâmicos à base de carbeto de silício e de AI2O3. As matérias-primas cerâmicas foram caracterizadas por análise semi-quantitativa por espectrometria de fluorescência de raios X, difração por laser, adsorção gasosa e microscopia eletrônica de varredura. Para os polímeros utilizou-se análise termogravimétrica. A cinética de sinterização das amostras compactadas foi estudada por dilatometria. A caracterização dos materiais sinterizados incluiu medidas de densidade aparente pelo princípio de Arquimedes e/ou por picnometria de He, porosimetria por intrusão de Hg, análises de difração de raios X, de carbono total, avaliação da microestrutura e por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise por espectrometria de raios X por dispersão de energia, ensaios de impressão Vickers para determinação de dureza e tenacidade à fiatura. No estudo de cerâmica à base de carbeto de silício foram utilizados os aditivos óxidos AI2O3 (4% em peso) e Y2O3 (4% em peso) e os aditivos poliméricos PMHS (polimetilhidrogenossiloxano) e polimetilhidrogenossiloxano com D4Vi. O processamento envolveu a cura do material, pirólise e sinterização (1850 °C e 1950 °C/l h. Ar ou N2). Nas amostras à base de carbeto de silício houve elevada perda de massa, principalmente quando a atmosfera de sinterização foi argônio. As amostras à base de carbeto de silício, com adição de polímeros atingiram densidade de até 3,15 g/cm3 quando pirolisadas a 900 °C em N2 e sinterizadas a 1950 °C, em atmosfera de nitrogênio. Para as amostras à base de alumina foram utilizados os aditivos poliméricos PMHS, PMS (polimetilsilsesquioxano) e PPS (polifenihnetilvinilhidrogenosilsesquioxano) e as sinterizações foram realizadas a 1650 °C e 1700 °C, não havendo variações significativas nas densidades obtidas nas duas temperaturas. Nos materiais com adição de PMHS foram obtidos compósitos de alumina e mulita, sendo que os grãos de mulita foram formados intergranularmente. Nas amostras contendo PMS ou PPS a distribuição das feses formadas, Si2Al4O4N4 e Si2ON2, foi bastante heterogênea, A obtenção de compósitos cerâmicos utilizando pequenas adições de polímeros precursores cerâmicos mostrou-se viável para materiais à base de alumina, sendo uma rota simples de conformação, com grande potencial para a obtenção de peças com geometria complexa. / The effects of the addition of precursor polymers on sintering, microstructure, hardness and fiacture toughness of silicon carbide and alimiina ceramics were studied. The ceramic raw materials were characterized by semi-quantitative analysis by X-ray fluorescence, particle size by laser diffraction, specific surface area by gas adsorption and microstructural analysis by scanning elecfron microscopy. The polymers were analyzed by thermogravimetry. The sintering kinetics of cold-pressed specimens was studied by dilatometry. The sintered materials were characterized by evaluation of apparent density by the Archimedes technique and/or helium picnometry, by mercury porosimetry, by X-ray diflftaction, by evaluation of total carbon content, by scanning and transmission electron microscopy, by enetgy dispersion X-ray spectrometry, and by Vickers indentation analysis for determining hardness and fiacture toughness. AI2O3 (4wt.%) and Y2O3 (4wt.%) and polymetylhydrogenosiloxane and polymetylhydrogenossiloxane with D4Vi were the sintering aids for SiC. The processing procedures were material cure, pyrolysis and sintering (1850 X and 1950 °C/1 h, Ar or N2). High mass loss was measured in silicon carbide based ceramics, mainly under argon. Silicon carbide based ceramics with polymer sintering aids achieved 3.15 g/cm3 density after pyrolysis at 900 °C under N2 and sintering at 1950 °C under nitrogen. PMHS, PMS and PPS polymer sintering aids were used for almnina based ceramics sintering carried out at 1650 °C and 1700 °C, without significant difference in the final density. Addition of PMHS yielded alumina and mullite composites, with intergranular mullite grains. Heterogeneous Si2AI4O4N4 and Si2ON2 phases were obtained in specimens with PMS or PPS, The preparation of ceramic composites using small amounts of precursor polymers showed a suitable process for alumina-based ceramics, a simple forming route, with high potential for the fabrication of complex shape pieces.

O concreto com agregados leves, quando comparado ao concreto convencional, reduz consideravelmente o peso nas edificações. No entanto, esse material ainda não está amplamente difundido no Brasil, pois há apenas uma empresa produtora de agregados leves (argila expandida), localizada no estado de São Paulo, ocasionando altos custos de transporte. Uma alternativa para disseminar a tecnologia do concreto leve é a utilização do parque produtivo de cerâmica vermelha espalhado pelo território nacional, para a produção de agregados leves, utilizando a argila vermelha com a adição da cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA) para diminuir a massa específica desse material. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de agregados leves destinados a concretos leves produzidos com argila vermelha e a incorporação de CBCA, sinterizados em forno convencional e forno de micro-ondas, visando uma alternativa energeticamente mais eficiente de sinterização de materiais cerâmicos. As caracterizações das matérias-primas foram realizadas por análises de espectroscopia de fluorescência de raios X, perda ao fogo, difração de raios X, termogravimetria, distribuição granulométrica e massa específica real. Os corpos de prova foram conformados por extrusão em três diferentes composições, argila vermelha (referência), argila vermelha com adição de 20 % de CBCA e argila vermelha com adição de 40 % de CBCA, e sinterizados nas temperaturas de 700, 800, 900, 1000 e 1100 ºC. A sinterização convencional ocorreu por 60 min. com taxa de aquecimento de 10 ºC/min. No forno de micro-ondas a sinterização ocorreu de maneira híbrida, com taxa de aquecimento de 50 ºC/min. por 5, 10 e 15 min. Após a sinterização foram realizados os ensaios de retração linear, resistência à compressão, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, termogravimetria, difração de raios-X, microtomografia e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos indicaram que a sinterização em forno de micro-ondas, quando comparada a sinterização em forno convencional, promove aumento dos valores de resistência à compressão e redução dos valores de absorção de água das massas cerâmicas, provavelmente devido ao refinamento da microestrutura. A adição de CBCA possibilitou a redução da massa específica dos corpos de prova, em especial das cerâmicas com 40 % de adição. Os agregados com adição de CBCA sinterizados em forno de micro-ondas apresentaram valores de resistência a compressão e massa específica aparente similares a argila expandida, se mostrando assim como uma alternativa de agregados leves com baixo impacto ambiental no processo de produção, considerando a maior eficiência energética do forno de micro-ondas e do reuso de resíduos agroindustriais. / The lightweight aggregates concrete reduces considerably the weight in buildings compared with the conventional one. However, this type of material has not been widespread yet once there is just one lightweight aggregate (expanded clay) manufacturer locate in São Paulo state, which makes the transportation still costly. Alternatively, the lightweight concrete technology could be spread all over Brazil by locating the red ceramic industrial production throughout the country for lightweight aggregate calcined clay production, using the red clay with the addition of the sugarcane bagasse ash (SCBA) to reduce the specific mass of this material. Thus, the aim of this research is to assess the performance of lightweight aggregates for lightweight concrete produced from red clay with the incorporation of ash from the sugarcane bagasse (SCBA) sintered in conventional oven and microwave, in the search of a more energy-efficient alternative for the sintering of ceramic materials. The characterization of the raw materials was carried out by analysis of X-ray fluorescence spectroscopy, loss on ignition, X-ray diffraction, thermogravimetry, particle size distribution and actual specific mass. The specimens were extruded in three different compositions, red clay (reference), red clay with addition of 20 % of SCBA and red clay with addition of 40 % SCBA, and sintered at temperatures of 700, 800, 900, 1000 and 1100 °C. Conventional sintering occurred for 60 min. with a heating rate of 10 ºC / min. In the microwave oven sintering occurred in a hybrid manner, with a heating rate of 50 ºC/min for 5, 10 and 15 min. After sintering, linear retraction, compressive strength, water absorption, apparent porosity, apparent specific mass, thermogravimetry, X-ray diffraction, microtomography and scanning electron microscopy were performed. The results showed that sintering in microwave oven, when compared to sintering in conventional kiln, promotes an increase in the values of compressive strength and reduction of the water absorption values of the ceramic masses, probably due to the refinement of the microstructure. The addition of SCBA allowed the reduction of the specific mass of the specimens, especially of the ceramics with 40% addition. The aggregates with addition of SCBA sintered in microwave oven presented values of compressive strength and apparent specific mass similar to expanded clay, thus showing as an alternative of light aggregates with low environmental impact in the production process, considering the higher efficiency energy efficiency of the microwave oven and the reuse of agro-industrial waste.

Nenhuma / 3-Desoxi-3-[18F]Fluor-Timidina (18FLT) é um análogo radioativo do nucleosídeo timidina usado desde 1998 em exames de tomografia por emissão de pósitrons (PET) para diagnóstico de vários tipos de tumores, como de mama, pulmonar, colorretal, cerebral, entre outros. Seu uso amplia a cobertura dos exames PET em diagnóstico de câncer, já que existem limitações da [18F]Fludesoxiglicose (18FDG), o radiofármaco PET mais usado no mundo atualmente. Para implementação da produção de 18FLT, na Unidade de Pesquisa e Produção de Radiofármacos do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (UPPR/CDTN), o módulo de síntese de 18FDG foi adaptado usando-se 3 protocolos nos quais se variou a concentração de etanol (0; 8 e 10% V/V). Também foram desenvolvidos testes de Controle de Qualidade, como pH, determinação de catalisador, determinação de etanol e acetonitrila, pureza química e radioquímica, entre outros. A formulação foi avaliada in vitro quanto a sua segurança, pelos ensaios de viabilidade metabólica (MTT) e toxicidade clonogênica, e quanto a sua eficácia para a detecção de tumores pelo ensaio de interação (Binding). Os rendimentos corrigidos obtidos da síntese de 18FLT foram 6,52%; 253% e 233% para o 1, o 2 e o 3 protocolo, respectivamente. O produto do protocolo 3 (Etanol 8%) apresentou menor citotoxicidade no teste in vitro MTT do que o do segundo (Etanol 10%). Além disso, a formulação de 18FLT e as impurezas químicas presentes na mesma não afetaram a clonogenicidade das células testadas. Com base nestes resultados o protocolo 3 foi escolhido como a síntese padrão de 18FLT. A interação da 18FLT com as linhagens celulares foi saturável, com ligação específica maior que 90%, atestando a eficácia do radiofármaco na detecção de tumores. A afinidade do radiofármaco 18FLT por células de glioblastoma humano (U87MG) foi da ordem de 0,24 μmol/L (Kd). Por fim, constatou-se que quantidades adicionais de timidina e clorotimidina, duas impurezas presentes na formulação, reduziram significativamente a interação de 18FLT (IC50 ~ 1 - 34 μmol/L) com as células tumorais, o que pode reduzir sua eficácia para o diagnóstico. Assim, sugere-se que um valor máximo seja estabelecido para a concentração destas impurezas como um dos critérios de Pureza Química de 18FLT, baseando-se no ensaio de eficácia de interação. Portanto, a UPPR/CDTN está apta a fornecer rotineiramente o radiofármaco 18FLT para estudos não clínicos e clínicos, de acordo com os requisitos de Boas Práticas de Fabricação de Medicamentos exigidos pela ANVISA. / 3-Deoxy-3-[18F]Fluorothymidine (18FLT) is a Thymidine radioactive analog that is being used since 1998 for cancer diagnostics by Positron Emission Tomography (PET) for several types of cancer, as breast, lung, colorectal, brain, among others. Its use extends coverage of PET scans in diagnosis of cancers in certain organs and tissues, since there are limitations of [18F] Fludeoxyglucose (18FDG), which is the most used PET radiopharmaceutical in the world today. An 18FDG synthesis module was adapted to implement 18FLT production in Research and Production Unit of Radiopharmaceuticals from Center of Nuclear Technology Development (UPPR/CDTN). Three protocols were used varying the concentration of ethanol (0%, 8% and 10%). Quality control tests were also developed, as pH, catalyst determination, ethanol and acetonitrile determination, chemical and radiochemical purity, amongst others. The formulation was evaluated in vitro for its safety, using the metabolic viability (MTTs assay) and clonogenic toxicity assays, and for its effectiveness in tumors, using the binding test. The corrected yields were 6.52%; 253%; and 233% for the first, second and third synthesis protocols, respectively. The third protocol (Ethanol 8%) was found to be less cytotoxicity comparing to the second one (Ethanol 10%). Furthermore, 18FLT chemical impurities and the entire formulation did not affect the clonogenicity of the cells in Clonogenic Assay. Based on these results the protocol 3 was chosen as the standard 18FLT synthesis. The interaction of 18FLT with the cell lines was saturable, with specific binding higher than 81%, confirming the effectiveness of the radiopharmaceutical in tumor detection. The affinity between 18FLT and human glioblastoma cells (U87MG) was found to be 0.24 μmol/L (Kd). Finally, it was found that additional quantities of thymidine and chlorothymidine reduced significantly 18FLT interaction (IC50 ~ 1 - 34 μmol/L) with tumor cells, which can reduce its effectiveness in PET diagnosis. For this reason it is suggested that a maximum value must be set for the concentration of these impurities in the 18FLT Chemical Purity quality control test based in efficacy binding assays. Therefore, CDTN is able to routinely provide 18FLT radiopharmaceutical for clinical and non clinical studies, according to the Brazilian Good Manufacturing Practices for Radiopharmaceuticals required by ANVISA.

Corpos-de-prova de nitreto de silício reforçado com um concentrado de terras raras (obtido a partir da calcinação de um carbonato de terras raras, com alta concentração de ítrio) e nitreto de alumínio foram prensados isostaticamente a frio e sinterizados sem pressão assistida em atmosfera de nitrogênio. A relação entre matriz de nitreto de silício e aditivos foi variada de maneira a serem obtidas quatro composições diferentes. Os corpos-de-prova foram ensaiados quanto a sua fluência por compressão em atmosfera normal. As taxas de fluência secundária foram correlacionadas com a composição dos corpos de prova. A análise da composição criatalográfica e química, e a análise de microestrutura das peças sinterizadas foram realizadas por meio de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia eletrônica de varredura. Uma mudança de fases ocorre após tratamento térmico das amostras. Esta mudança está associada à alteração em composição das fases intergranulares, provocada pela difusão dos elementos que compõem as terras raras, com a subsequente cristalização das fases vítreas remanescentes. A amostra com menor teor de Si3N4 apresentou a fase intergranular cristalina Y2Si2O7 na sinterização, demonstrando a potencialidade do CTR na formação desta fase, quando utilizado em quantidade suficiente. As demais composições não apresentaram fases intergranulares cristalinas na sinterização, pelo menos ao nível de resolução dos difratômetros de raios X empregados. Já após o tratamento térmico, simulando as condições a que estariam sujeitas as amostras durante a fluência, a composição com menor concentração de Si3N4 apresentou a fase intergranular refratária Yb2Si2O7, originária do concentrado de terras raras, promovendo para esta mistura o maior valor de resistência à fluência, dentre as composições analisadas. As imagens por microscopia eletrônica de transmissão, além de mostrarem os grãos prismáticos hexagonais do nitreto de silício, confirmam a presença destas fases intercristalinas distribuídas na matriz de forma dispersa, escurecidas em função do alto número atômico dos elementos que as compõem, à base de terras raras. Seria necessária a utilização de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, para possibilitar a visualização de fases vítreas intergranulares para essa composição. As análises por EDS nas amostras que apresentaram melhor desempenho a temperaturas elevadas (75% de Si3N4) mostraram, nas diversas regiões analisadas, concentração dos elementos Al, Si, Y e Yb, e concentrações mínimas dos contaminantes Fe e Ca. As amostras com pior desempenho em fluência mostram presença mais acentuada dos referidos contaminantes, reconhecidamente prejudiciais às propriedades mecânicas do Si3N4 em temperaturas elevadas. Os valores do expoente de tensão (n) próximo à unidade nas amostras analisadas indicam que o material se deforma de maneira contínua durante a fluência, com tensões localizadas atuando como forças motrizes para ativação do mecanismo de solução-reprecipitação do Si3N4, controlado pelas taxas das reações de solução-reprecipitação nas interfaces cristal-fase vítrea, ou pela taxa de transporte através da fase intergranular. Os resulatdos experimentais obtidos permitem considerar o concentrado de terras raras em conjunto com AIN como aditivos adequados para preparação de peças sinterizadas de Si3N4 com resistência sensível à fluência compressiva em atmosfera normal. A fase intergranular formada possui propriedades de resistência mecânica, química e à oxidação, potencialmente úteis para aplicações em temperaturas elevadas.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edson Cezar Grzebielucka.pdf: 4989401 bytes, checksum: 3b7c0f98c460c25eaee95336ec0ea8bd (MD5) Previous issue date: 2009-11-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The powders synthesis of yttria-stabilized zirconia by chemical methods has enabled the reduction in particle size for the submicrometer-sized scale. This reduction is to improve the electrical and mechanical responses of electrolyte fuel cells. Contributing in this research, this work was to study the effects of temperature elimination of organic phases, to obtain powder of yttria stabilized zirconia, and the effect of time and sintering temperature on grain size of sintered bodies. The powders were obtained by two chemical routes: Pechini and PEG / AF, using 4.5 mol% of Y2O3 as a dopant. The properties of powders were made by X-ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy and Infrared Spectroscopy and the sintered bodies were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and density. It was observed that the coordination of metal ions with the polymer occurs through different ways, depending on the process used to obtain the post. The final microstructure has a greater influence than the sintering of treatments for removal of organics. The method of production of powders, temperature and calcination time change the size of the crystallites formed, and the largest variation in size occurs when increasing the calcination temperature. The final size of the grains obtained after sintering was about 1μm not influenced by the method or by the firing conditions for obtaining the post. Crystallite size obtained by Scherrer equation reported values between 5 and 8nm, and that the crystallite size tends to increase with time and temperature of heat treatment. / A síntese de pós de zircônia estabilizada com ítria por métodos químicos tem possibilitado a redução nos tamanhos de partículas para a escala submicrométrica. Esta redução visa melhorar as respostas elétricas e mecânicas dos eletrólitos de células a combustível. Contribuindo nesta linha de pesquisa, este trabalho teve como objetivo estudar os efeitos das temperaturas de eliminação das fases orgânicas, na obtenção de pós de zircônia estabilizada com ítria, e o efeito do tempo e temperatura de sinterização no tamanho de grão dos corpos sinterizados. Os pós foram obtidos por duas rotas químicas: Pechini e PEG/AF, utilizando 4,5% em mol de Y2O3 como dopante. As caracterizações dos pós foram feitas por Difração de raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia no infravermelho e os corpos sinterizados foram caracterizados por Difração de raios X, Microscopia Eletrônica Varredura e Densidade Aparente. Observou-se que a coordenação dos íons metálicos com o meio polimérico ocorre de maneiras diferentes, dependendo do processo utilizado para a obtenção dos pós. A microestrutura final sofreu uma maior influência da sinterização do que dos tratamentos para eliminação dos orgânicos. O método de obtenção dos pós, a temperatura e o tempo de calcinação alteram o tamanho do cristalito formado, sendo que a maior variação de tamanho ocorre quando se aumenta a temperatura de calcinação. O tamanho final dos grãos após sinterização obtidos foi da ordem de 1μm não sendo influenciado pelo método ou pelas condições de calcinação para a obtenção dos pós. Os tamanhos de cristalitos obtidos através da equação de Scherrer reportaram valores entre 5 e 8nm, e que o tamanho de cristalito tende a aumentar com o tempo e temperatura de tratamento térmico.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALEXEYOSA.pdf: 5421732 bytes, checksum: d315c8a952abc240783ef27ca2d03d74 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / The ceramic materials have great potential for structural applications because of their have excellent mechanical properties, eg, high hardness, high mechanical strength and resistance to aggressive media. However their low toughness and bending resistance, limiting their range of applications and open interest for researchers for better mechanical properties. Inclusions of nanometric particles in ceramic matrix, called nanocomposites, and the control of ceramic processing, by controlling grain size and densification, can be used for produce ceramic products with higher strength and toughness. One method to control the microstructure that has been studied is the two-step sintering, which has been successfully applied for the densification of nanometric and ultra fine ceramic powders without grain growth. In this work, the two-step sintering of nanocomposite of alumina with 5% volume nanoparticles zirconia was studied. Two proposals in two-step of sintering were studied, of which one consisted to heat the nanocomposite to a high temperature and then rapid cool down to a lower temperature sintering, and on the other proposal was made a step at a temperature below the initiation of densification, followed by heating to the maximum densification rate temperature. The sintering temperature for steps were chosen from constant-heating-rate and conventional sintering. The results showed that the two proposals were efficient to control the grain growth and densification in alumina-zirconia nanocomposites, and, with the sintering in twosteps, it was possible to reduce the grain size up to 70% of the grain size of nanocomposite sintered conventionally. / Os materiais cerâmicos apresentam grande potencial para aplicações estruturais, pois possuem excelentes propriedades mecânicas como, por exemplo, alta dureza, alta resistência mecânica à compressão e inércia química. Porém, a sua baixa tenacidade à fratura e baixa resistência à flexão, limitam sua gama de aplicações e gera interesse para estudos em busca de melhores propriedades mecânicas. A inclusão de partículas nanométricas numa matriz cerâmica, que são os chamados nanocompósitos, e o controle do processamento cerâmico, através do controle do tamanho de grão e densificação, podem auxiliar na obtenção de produtos cerâmicos de maior resistência mecânica e tenacidade. Um método de controle da microestrutura que vem sendo estudado é a sinterização em duasetapas, a qual vem sendo aplicada com sucesso para a densificação de pós cerâmicos nanométricos e ultra finos sem crescimento de grãos. Nesse trabalho, foi estudada a sinterização em duas-etapas de nanocompósitos de alumina com 5% em volume de partículas de zircônia nanométrica. Duas propostas de sinterização em duas etapas foram estudadas. Uma consistiu em aquecer o nanocompósito rapidamente a uma alta temperatura e em seguida resfria-lo ao patamar de sinterização; na outra proposta foi feito um patamar de queima numa temperatura abaixo do início do processo de densificação, seguido do aquecimento do nanocompósito até a temperatura de máxima taxa de densificação. As temperaturas para as etapas de sinterização foram escolhidas a partir da sinterização a taxa de aquecimento constante e da sinterização convencional. Os resultados mostraram que a duas propostas estudadas foram eficientes para controlar o crescimento de grãos e a densificação nos nanocompósitos alumina-zircônia, sendo que, com as sinterizações em duas-etapas, foi possível reduzir o tamanho de grão em até 70% do valor do tamanho de grão do nanocompósito sinterizado convencionalmente.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme Feitosa.pdf: 8656207 bytes, checksum: 5144b613822296890457a30b8473bd01 (MD5) Previous issue date: 2011-09-13 / Among the ceramic materials, one can highlight the mullite, whose characteristics are of great industrial interest. This material consists of silica and alumina has high mechanical strength, high refractory and chemical inertness, and low coefficients of expansion and thermal conductivity, which makes this material synthesis from Al2O3 e SiO2 mixtures or from material showing Al2O3 - SiO2 even more technology important in traditional and advanced ceramic fields. Nevertheless the synthesis of mullite is hampered by the reaction kinetics is very slow, taking long time and large amount of energy during sintering. It takes temperatures above 1500°C to form mullite oxides via. Techniques that facilitate this process has been developed, but they have disadvantages such as high cost of reagents. This work had as objective produce mullite using the high energy milling. It was used as starting materials aluminum hydroxide, aluminum oxide, quartzite and kaolin. It was prepared two mixtures of oxides, which are: aluminum hydroxide with quartzite and quartzite with aluminum oxide. These two mixed oxides plus kaolin were subjected to high energy milling for different times and then the milled and unmilled powders were sintered at different temperatures. The characterization was made by ray-X diffraction and by scanning electronic microscopy and thermal analysis. The results showed that the mechanical activation of powders allowed the formation of mullite phase in a lower temperature and formation of anisotropic mullite grains. / Dentre os materiais cerâmicos, pode-se destacar a mulita, cujas características são de grande interesse industrial. Este material formado por sílica e alumina apresenta elevada resistência mecânica, alta refratariedade e inércia química, além de baixos coeficientes de expansão e condutividade térmica, o que torna a síntese desse material a partir de misturas de Al2O3 e SiO2 ou a partir de materiais que apresentem Al2O3 e SiO2 cada vez mais importantes tecnologicamente nas áreas de cerâmica tradicional e avançada. Entretanto, a síntese da mulita é dificultada pela cinética da reação que é muito lenta, levando longos tempos e grande gasto energético durante a sinterização. São necessárias temperaturas acima de 1500ºC para se formar mulita via óxidos. Técnicas que facilitam este processo têm sido desenvolvidas, mas possuem desvantagens como alto custo de reagentes. Este trabalho teve como objetivo a obtenção de mulita utilizando a moagem de alta energia. Foram utilizadas como matériasprimas hidróxido de alumínio, óxido de alumínio, quartzito e caulim. Foram preparadas duas misturas de óxidos, sendo elas: hidróxido de alumínio com quartzito e óxido de alumínio com quartzito. Essas duas misturas e o caulim foram submetidos à moagem de alta energia por diferentes tempos e em seguida os pós moídos e não moídos foram conformados e então sinterizados em diferentes temperaturas. A caracterização das amostras foi feita por difratometria de raios X, análise térmica diferencial, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a ativação mecânica dos pós possibilitou a formação da fase mulita numa temperatura mais baixa que as amostras não ativadas e formação de grãos anisotrópicos de muita.