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A preparação de filme cerâmico granular compósito NiO-YSZ por deposição a jato de suspensão exige rigoroso controle das variáveis de processamento, especialmente a reologia da suspensão devido sua importância tanto na viabilização do processo de deposição como na definição da microestrutura do filme final. Neste trabalho foi estudado como as variáveis de formulação da suspensão afetam sua viscosidade e a microestrutura do filme granular. Foram escolhidas seis variáveis de formulação: teor de sólidos, razão em massa dos componentes NiO e YSZ, granulometria do NiO, teor de dispersante, tipo do modificador reologico e misturas de solventes. O efeito dessas variáveis sobre a reologia da suspensão foi avaliado com base no modelo de Mooney para suspensões concentradas. O planejamento fatorial fracionário foi escolhido como ferramenta estatística de avaliação dos efeitos das variáveis de formulação. Foi observado que os defeitos no filme granular são gerados durante o processo de secagem e ocorrem devido à seleção incorreta de aditivos de formulação da suspensão.

O Processamento Digital de Imagens é uma área de crescente expansão em vários ramos de aplicação que utilizam a interpretação de imagens como ferramenta. A área da Metalografia Quantitativa aplicada às Ciências dos Materiais utiliza essa técnica para caracterização de frações volumétricas de fases, tamanho de grãos, determinação de distribuição de inclusões, entre outros parâmetros que influem nas propriedades dos materiais. Através de uma análise estatística preliminar, o presente trabalho tem como principal objetivo apresentar e validar o programa Segmentação Via Rede Neural Artificial (SVRNA) desenvolvido pelos autores. Este programa, baseado em redes neurais artificiais, faz a contagem percentual de constituintes em tempo reduzido em relação ao modelo convencional. O estudo é realizado, primeiramente, com a obtenção das amostras de aços ABNT 1020 e 1045 e ferro fundido nodular. A análise estatística mostra que o software é eficiente para o grau de significância admitido. Conclui-se, portanto, que o programa pode ser utilizado em aplicações na área das Ciências dos Materiais para a determinação de microestruturas.

O presente trabalho diz respeito à investigação do comportamento mecânico de materiais compósitos reforçados com fibras curtas e partículas. É apresentado um modelo simples com o intuito de prever a resistência à ruptura desta classe de materiais compósitos. O modelo consiste na modificação da Lei da Mistura, com a introdução de um termo referente à fase partícula presente no compósito. É introduzido e investigado um fator de correção (gama) nesse termo, para ajustar a magnitude de contribuição efetiva da fase partícula para a resistência do compósito. É desenvolvido, ainda, um equacionamento simplificado para correção do fator beta - de alinhamento de fibras - presente na equação da Lei das Misturas, que é preciso ser feita por causa do alinhamento preferencial das fibras que ocorre durante a etapa de compactação do material durante o processamento. Foram produzidos três materiais compósitos diferentes entre si, empregando as mesmas matérias-primas. Os materiais foram ensaiados pelo método de flexão a três pontos, a fim de determinar suas propriedades mecânicas. A comparação entre as propriedades mecânicas obtidas experimentalmente e as propriedades previstas através do modelo indicam boa concordância do modelo com o comportamento real dos materiais compósitos reforçados com fibras curtas e partículas.

The main objective of this study was to evaluate the influence of mechanical surface treatments for excess glass removal on the fracture toughness of a glass infiltrated zirconia toughened alumina "GI-ZTA" disks (In-Ceram® Zirconia). The GI-ZTA disks were submitted to three different mechanical surface treatments after glass infiltration (grinding, sandblasting and grinding/sandblasting/annealing). Fracture toughness was evaluated through indentation fracture (IF) test. Reliability of tests results was accessed through Weibull statistics. Results: Indentation fracture tests (IF) of GI-ZTA disks have shown that grinding was the surface treatment that presented the lowest K Ic and reliability. An annealing treatment after grinding and sandblasting promoted an increase in K Ic, mainly due to monoclinic-tetragonal reverse transformation recovering the tetragonal zirconia lost during the different mechanical surface treatments. The highest K Ic values were observed after sandblasting and grinding/sandblasting/annealing. Significance: The proposed mechanical surface treatments played an important role on the metastability of tetragonal zirconia and strongly influenced the mechanical performance of GI-ZTA. Kruskhall-Wallis test indicated that K Ic values of the three mechanical surface treatments were statistically distinct.

As células a combustível (CaC) destacam-se como geradoras de energia distribuída, nas quais são dispositivos eletroquímicos de baixo impacto ambiental, que são basicamente alimentadas pelo combustível hidrogênio e pelo oxidante oxigênio, tendo como principais produtos, a eletricidade e a água. Estes dispositivos vêm sendo considerados como uma opção real para a geração de energia elétrica distribuída de maioria dos países, devido à possibilidade de construção modular, baixo nível de ruídos, produção simultânea de energia elétrica e térmica, baixa restrição quanto à localização e elevada eficiência de conversão, dependendo do tipo de CaC. As aplicações da CaC em demonstrações significativas têm atestado a viabilidade em unidades estacionárias, móveis e portáteis. Neste contexto, o manganito de lantânio dopado com estrôncio (La1-xSr xMnO3), é um material cerâmico de grande importância, devido principalmente ao seu uso como catodo em células a combustível de óxido sólido (Solid Oxide Fuel Cells - SOFCs). Nos últimos anos, o grande interesse dos pesquisadores em relação a este material se deve principalmente às suas características tais como: boa estabilidade química e térmica, alta atividade catalítica na redução do oxigênio, coeficiente de expansão térmica razoavelmente similar ao eletrólito sólido (zircônia estabilizada com ítria) e alta condutividade elétrica. No presente trabalho apresenta-se uma contribuição ao estudo das composições químicas e estruturais de La1-xSr xMnO3 com concentrações de estrôncio (15 e 50 % em mol) pela técnica dos citratos. As resinas foram caracterizadas por análise termogravimétrica (ATG) e análise térmica diferencial (ATD); e os pós sintetizados foram caracterizados por absorção gasosa (LECO), espectrometria de fluorescência de raios X (FRX), granulometria por espalhamento de feixe de laser (CILAS), adsorção gasosa (BET), picnometria por gás hélio, difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As características dos pós de La1-X SrX MnO3 foram avaliadas visando a utilização na preparação de suspensões catódicas de filmes finos das SOFCs.

O Nitreto Cúbico de Boro (cBN) é uma forma alotrópica sintética do nitreto de boro que é obtida sob condições de altas pressões e altas temperaturas (HPHT), geralmente a partir do nitreto hexagonal de boro (hBN). Compactos sinterizados de cBN são produzidos sinterizando cBN e ligantes na faixa de 6,0-8,0GPa e cerca de l600-2000°C em tempos que variam até 30 minutos. No presente trabalho, compósitos de cBN com ligantes a base de titânio em l0%p foram sinterizados em parâmetros de 7,7GPa e 2000K. Análises por MEV apresentaram uma estrutura parcialmente sinterizada. A dureza e resistência ao desgaste foram estudadas demonstrando resultados promissores. As propriedades mecânicas dos compósitos foram avaliadas em situações reais de trabalho, por meio de usinagem do aço AISI 4140 endurecido a 54-HRC.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a incorporação de até 40% em peso de laterita a uma argila visando à fabricação de cerâmica vermelha. Inicialmente a laterita foi submetida a ensaios de caracterização mineralógica, química e física. Em seguida foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial a 20 MPa para queima em forno de laboratório a 700, 900 e 1100ºC. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas das cerâmicas queimadas foram: retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. A plasticidade das composições foi avaliada pelo método de Atterberg. Os resultados indicaram que a laterita contribuiu para melhorar a trabalhabilidade da argila. Com relação às propriedades de queima, foi observado que nas temperaturas de 700 e 900ºC a incorporação da laterita reduziu ligeiramente a absorção de água e a retração linear da argila. Por outro lado, a resistência mecânica da argila também foi reduzida. Já a 1100ºC, a laterita apresentou um efeito significativamente deletério nas propriedades avaliadas da argila. Por fim, os resultados indicaram que a laterita apresenta um potencial para utilização como componente de massa de cerâmica vermelha em temperaturas na ordem de 700 e 900ºC.

Neste trabalho tentamos estabelecer um método de preparo conveniente para a obtenção da fase LiGaSiO4 de forma predominante no sistema LiGaSiO4-LiGa5O8-Li5GaSi2O8 contendo Cr3+ como impureza substitucional. As amostras foram produzidas com os componentes Li2CO3, Ga2O3, SiO2 e Cr2O3. Inicialmente, os óxidos foram misturados mecanicamente durante 2h em um gral de ágata e prensados em forma de pastilhas de 10 mm de diâmetro e 2 mm de espessura, sob carga de 2t. As pastilhas foram levadas ao forno e aquecidas até 1000ºC, dentro de cadinhos de alumina. Após 72 h o forno foi desligado e esta amostra de pastilhas foi resfriada dentro do forno. A amostra obtida foi investigada por difração de raios X para a verificação da proporção entre as fases formadas. Uma nova amostra, destinada ao objetivo de variar a proporção entre as fases, foi preparada moendo os óxidos durante 6 h, pastilhados sob 2t, e queimada também a 1000ºC, porém durante 90 h. Após este tempo de residência à temperatura de queima, o forno foi desligado, iniciando o processo de resfriamento da amostra dentro do mesmo. Em seguida realizamos as medidas de espectroscopia fototérmica nas pastilhas das duas amostras. O interesse na pesquisa desses materiais se justifica pelo fato de que eles apresentam bandas largas de absorção e emissão, nas regiões espectrais do visível e do infravermelho próximo. Estas bandas são sintonizáveis e permitem um amplo número de aplicações: em medicina, comunicações e lasers de estado sólido, por exemplo.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento da resistência à compressão, ao longo do tempo, em amostras de argamassas à base de cinzas volantes álcali-ativadas. Como ativador alcalino foi utilizada uma solução combinada de NaOH e Ca(OH)2. A cura das amostras foi realizada de duas formas distintas. Na primeira, as amostras foram mantidas em estufa à 70°C/12 h e à temperatura constante de 22°C em sala climatizada até a idade de ensaio. Apesar de serem obtidas resistências da ordem de 20 MPa nas primeiras 24 h, houve decréscimo da resistência a partir da idade de 7 dias. Verificado esse comportamento, um segundo método de cura foi adotado. Para isso, o traço utilizado para o preparo de novas argamassas foi o mesmo adotado no método anterior. Porém, foram submetidas à temperatura constante de 70°C até a idade de ensaio. Nesse caso, as amostras apresentaram decréscimo mais acentuado da resistência em menor espaço de tempo, quando comparado às amostras curadas no primeiro método. Como estudos complementares foram realizadas análises microestruturais da CV antes e depois da álcali-ativação, utilizando o MEV/EDS. Nas imagens microestruturais foi possível identificar três morfologias distintas nas pastas álcali-ativadas: uma composta de regiões com aspecto denso; outra apresentando partículas de cinzas volantes parcialmente solubilizadas; e outra mostrando a formação de produtos em forma de cristais aciculares. Porém, apenas o uso do MEV/EDS não foi suficiente para que se pudesse entender o mecanismo de reação deletéria provocada entre os ativadores alcalinos e a cinza volante. Portanto, trabalhos futuros deverão contemplar o uso de ferramentas auxiliares às adotadas nesse trabalho com o objetivo de esclarecer tal mecanismo deletério.

O estímulo mecânico sabidamente provoca deformação de proteínas da matriz extracelular e da célula óssea, as quais se tornam ativas e sinalizam reações intracelulares que determinam o aumento da massa óssea. Estudos apontam a quinase de adesão focal (FAK) como uma proteína fundamental na sinalização da deformação celular causada pelo estímulo mecânico no osso, mas há necessidade de estudos in vivo que comprovem esse papel. Objetivos - Com o ultra-som de baixa potência, investigar a influência do estímulo mecânico na expressão da FAK no osso, e a possibilidade de detectar proteínas envolvidas com a proliferação celular óssea e muscular esquelética. Material e Métodos - Tíbias e fíbulas de ratos foram estimuladas com ultra-som de baixa potência durante 20 min/uma vez ao dia, por períodos de 7, 14 e 21 dias. O grupo controle não foi estimulado. Cada grupo continha 7 ratos. Quinze horas após o último estímulo, a tíbia e a fíbula foram retiradas para realização de immunoblotting, utilizando anticorpos específicos para identificar FAK, FAK-Tyr(P)-397, extracellular signal-regulated kinase-2 (ERK-2), ERK-1/2-Tyr(P)-204, insulin receptor substrate-1 (IRS-1) e IRS-2. O músculo esquelético da região estimulada foi extraído e submetido ao mesmo procedimento. Resultados - Analisando-se os resultados de immunoblotting comparativamente com o grupo controle, não foram detectadas FAK e FAK-Tyr(P)-397 no tecido ósseo, enquanto ERK-2, ERK-1/2-Tyr(P)-204, IRS-1 e IRS-2 foram identificados. No músculo esquelético, todas as proteínas estudadas foram identificadas, exceto IRS-2. Discussão e Conclusão: Os resultados sugerem que não deve haver quantidade suficiente de FAK no osso detectável pelo método utilizado. Por outro lado, observou-se que ERK-2, IRS-1 e IRS-2 são detectáveis no osso e devem responder ao estímulo mecânico. Além disso, o encontro dessas proteínas no tecido muscular abre novas perspectivas no estudo da influência das partes moles no processo de reparação do tecido ósseo.

Implantes intersticiais de sementes radioativas são empregados como uma forma eficiente de tratamento de tumores cerebrais. Os biovidros surgiram como uma interessante alternativa aos materiais metálicos implantados por poderem ser absorvidos pelo organismo, diminuindo as possibilidades de efeitos colaterais. O presente trabalho investiga a radiodosimetria de implantes produzidos em cobaias no grupo de pesquisa NRI/UFMG - Núcleo de Radiações Ionizantes. A distribuição espacial da energia específica depositada por unidade de massa, gerada pelas sementes de Sm-153, foi avaliada. Um modelo computacional da região do cérebro foi construído utilizando o software SISCODES produzido pelo grupo de pesquisa NRI. Foram digitalizadas as seções de tomografia computadorizada obtidas dos coelhos com implantes de sementes. Estas foram convertidas em um modelo tridimensional de voxel, cujos tecidos, sua composição química e densidade foram identificados. A simulação do transporte de partículas nucleares foi realizada pelo código estocástico MCNP5. Os implantes executados consistiram de 15 sementes cerâmicas de Ca-Si-Sm de 1.6mm de comprimento e 0,3mm de diâmetro, enriquecidas com Sm-153. Foi previsto no modelo o posicionamento de três filetes com 5 sementes cada, sendo o espaço entre sementes de 1.2mm cada e entre filetes de 8mm. As atividades assumidas para as sementes foram de 120MBq/semente. Os resultados mostram regiões de isodose projetadas sobre o modelo de voxel dos coelhos, reproduzindo a distribuição espacial da energia depositada por unidade de massa (dose absorvida) no cérebro das cobaias. Foi previsto que a dose absorvida de 3,2Gy produzidas por 15 sementes não é suficiente para o controle tumoral no modelo em estudo. Recomenda-se o aumento do número de sementes, a atividade específica, e redução do afastamento das sementes para 5-6mm aproveitando das emissões betas emitidas do Sm-153.

Titanium Carbide TiCx was deposited onto quartz substrates by the chemical vapour deposition (CVD) method. TiCx thin films were obtained from titanium tetrachloride (TiCl4) and toluene (C6H5CH3) as carbon source. Deposits were carried out in the range of substrate temperatures from 300 to 1100 °C, with a source gas molar ratio (C6H5CH3/TiCl4 + C6H5CH3 ) of 0.8. There was two deposit processes; the first was to carry out without nickel as catalyst and the second with nickel as catalyst. Results showed that the effect of nickel as catalyst is very relevant to obtain TiCx. TiC0.87 thin films, 0.5 mum thickness, were obtained for deposition temperatures above 900°C using nickel as catalyst. In this case a cubic structure, with a lattice parameter of 4.327 Å and a hardness of 2900 Vickers, was obtained at 1100(0)C. whilst for substrate temperatures between 300 to 900°C with nickel as catalyst amorphous carbon samples were obtained. For the samples prepared without the presence of the nickel as catalyst only C amorphous thin films were obtained for all deposit temperatures.

A estrutura cristalina da hidroxiapatita (HAP) é conhecida por permitir substituições aniônicas e catiônicas. Dentre essas substituições, a inserção do íon CO32- se destaca por sua importância. Nesse trabalho uma amostra sintética de hidroxiapatita carbonatada nanoestruturada (CHA) foi submetida a um tratamento térmico a 500 ºC por seis horas. Posteriormente, aspectos estruturais, microestruturais e tamanho de cristalitos da amostra foram analisados por difração de Raio-X, com o Método de Rietveld (programa FULLPROF). O refinamento dos parâmetros estruturais, em particular os fatores ocupacionais atômicos, indicou uma distribuição de íons CO32- entre os sítios do PO43- e da OH‑, ocorrendo uma maior inserção no sítio do fosfato. Os parâmetros da célula unitária quando comparados a uma HAP de referência padrão (ICSD 26 -204), mostraram uma contração nos eixos a e b e expansão no eixo c. Os tamanhos de cristalitos estimados nas direções dos eixos cristalográficos sugerem que a amostra tem morfologia equiaxial. O valor obtido para o teor em peso do íon carbonato na amostra pelo refinamento dos fatores ocupacionais foi de 10,7%, estando em boa concordância com o valor de 12,8% obtido pela técnica de dessorção termo programado (DTP).

Electric-arc furnace (EAF) dust is considered a hazardous industrial waste. In this work, chemical and mineralogical investigations of EAF dust from Siderúrgica Rio-Grandense (RS, Brazil) were performed. The elements aluminum, calcium, lead, cadmium, chromium, magnesium, manganese, nickel, potassium, silicon, sodium, tin, iron, zinc, sulphur, oxygen, and carbon were found in EAF dust. The concentration of zinc and iron showed an average value of approximately 20% (weight basis) and these elements are mainly present as ZnO.Fe2O3 (zinc ferrite) and ZnO (zincite) mineralogical phases. Also, EAF dusts were submitted to an integrated hydrometallurgical process composed by a hydrolyzed step, followed by a fusion step and a strong alkaline leaching. A subsequent chemical precipitation was carried out in order to promote selective separation of zinc and lead from the leach solution. Sodium sulphide was successfully employed as precipitant agent. When the weight ratio of sodium sulphide to lead was around 2.0, lead could be selectively extracted from leach solution. After lead precipitation without zinc concomitant loss, a weight ratio of sodium sulphide to zinc of around 3.0 was used to precipitate all zinc. Thus, EAF dust has a great potential to be used as a source of metals extraction due to its rich chemical composition and also for the viability of the proposed selective separation process.

Se presenta un estudio acerca de la influencia del proceso de curado sobre la temperatura de transición vítrea (Tg) y volumen libre en compuestos particulados de matriz epoxi. Como carga de la resina se utilizaron partículas de aluminio con tamaños típicos de ~100 mym. La información experimental se obtuvo usando calorimetría diferencial de barrido y espectroscopia temporal de aniquilación de positrones. Los resultados obtenidos estudiando el proceso de curado del polímero blanco permitieron encontrar que existe una muy buena correlación entre el volumen libre y la temperatura de transición vítrea. Al estudiar los compuestos particulados se encontró que el volumen libre promedio se modifica en forma no monótona con el incremento de la fracción de carga. Se analiza dicho comportamiento junto con la variación detectada en la Tg para cada muestra estudiada y se discuten los resultados considerando los cambios en la reticulación del material que se lleva a cabo durante el curado y los efectos de interacción en la interfase matriz polimérica-carga.

A liga Ti-13Nb-13Zr foi produzida por fusão a arco, solubilizada a 1000ºC/1h resfriada em água, forjada a frio, e recozida nas seguintes condições: 1000ºC/1h e 900ºC/30min resfriada em água. As propriedades mecânicas da liga recozida foram avaliadas pelo ensaio de tração em temperatura ambiente. A região elástica foi analisada de acordo com a equação modificada de Ramberg-Osgood, cujo grau de não-linearidade está associado ao parâmetro n. Verificou-se que um tratamento posterior de envelhecimento a 400ºC/3h diminui as diferenças existentes em algumas propriedades mecânicas e melhora a linearidade na região elástica.

The aim of this work was to perform thermal characterization of commercially pure titanium in dry air to determine its oxidation kinetics and the structure of the oxide. The oxidation kinetics were determined thermogravimetrically under isothermal conditions in the temperature range 300 to 750 ºC for 48 hours and the structure of the oxides was determined by differential thermal analyses and X-ray diffraction in the temperature range room temperature - 1000ºC. The oxidation rate of titanium increased with increase in temperature. It was high in the initial stages of oxidation and then decreased rapidly with time, especially up to 600 ºC. The kinetic laws varied between inverse logarithmic at the lower temperatures (300 and 400 ºC) and parabolic at the higher temperatures (650, 700 and 750 ºC). Evidences from X-ray diffraction and differential thermal analyses data revealed that the passive oxide film formed at room temperature crystallized into anatase at about 276 ºC. The crystallized oxide formed in the range 276 - 457 ºC consisted of anatase, in the range 457 - 718 ºC consisted of anatase and rutile sublayers, and at temperatures beyond 718 ºC consisted of a layer of pure rutile. Scanning electron microscopy observations reveled that the oxidized surfaces were crack-free and the surface roughness increased steadily with oxidation temperature.

Este trabalho aborda o efeito da sílica ativa e do látex de estireno-butadieno (SBR) na zona de transição entre a argila expandida (agregado leve) e a matriz de cimento Portland. Para a avaliação da zona de transição utilizou-se um microscópio eletrônico de varredura (MEV) associado a um sistema de análise quantitativa (espectrografia de Raios-X por dispersão de energia - EDS). No concreto de referência a zona de transição apresentou espessura de 30mim. Com a inclusão de sílica ativa ou de látex SBR nos concretos observou-se a redução da espessura da zona de transição para valores entre 20 e 25mim. Entretanto os menores valores da espessura da zona de transição, entre 8 e 15mim, foram obtidos para os concretos com sílica ativa e látex SBR.

El envejecimiento isotérmico de la fase beta de aleaciones CuZnAl, de adecuada composición, promueve la formación de núcleos de fase gamma, que luego crecen bajo condiciones particulares, básicamente por un mecanismo difusivo. Estos precipitados, inicialmente de formas esféricas o cúbicas, pueden, con la continuación del tratamiento térmico, desarrollar morfologías más complejas tales como láminas y dendritas, producto de la competencia entre los campos de composición y las reacciones en la interface. La anisotropía cristalina y la coherencia de las redes en la interface entre el precipitado y la matriz tienen que tenerse en cuenta para explicar las morfologías facetadas o dendríticas durante el crecimiento. En este trabajo se muestran y caracterizan geométricamente precipitados de fase gamma dendríticos formados en una matriz beta mediante tratamientos isotérmicos. Se analizan las morfologías observadas y su evolución, y se las compara con predicciones teóricas.

Conexões de ferro fundido maleável preto foram galvanizadas em dezesseis diferentes banhos de zinco, cada qual composto por concentrações e combinações variadas de bismuto (0,06 e 0,1%), níquel (0,003 e 0,05%), estanho (0,3 e 0,5%) e alumínio (0,01 e 0,14%). Os revestimentos obtidos foram estudados através de medidas de espessura de camada, análise metalográfica utilizando microscopia ótica e microanálise utilizando espectrometria de energia dispersiva de raios-x (EDS). Obtiveram-se algumas variações na espessura e na morfologia do revestimento com as diferentes ligas, onde cada elemento químico interferiu de uma forma, contribuindo ou não para a formação de um revestimento menos espesso. O bismuto influenciou na fluidez do banho de zinco, o estanho na formação dos compostos intermetálicos e o alumínio através da formação do composto Fe2Al5 inibiu a reação do zinco com o ferro. Entretanto, o níquel não interferiu positivamente na reatividade, não participando então da redução do revestimento galvanizado. Os elementos adicionados ao banho de galvanização apresentaram-se efetivos na diminuição da espessura do revestimento proporcionando assim uma economia de zinco, sendo ainda uma boa alternativa para substituir o chumbo, um elemento químico considerado nocivo ao meio ambiente.