Microstructure evolution of 6061 O Al alloy during ultrasonic consolidation:An insight from electron backscatter diffraction

6061 O Al alloy foils were welded to form monolithic and SiC fibre-embedded samples using the ultrasonic consolidation (UC) process. Contact pressures of 135, 155 and 175 MPa were investigated at 20 kHz frequency, 50% of the oscillation amplitude, 34.5 mm s sonotrode velocity and 20 °C. Deformed microstructures were analysed using electron backscatter diffraction (EBSD). At all contact pressures deformation occurs by non-steady state dislocation glide. Dynamic recovery is active in the upper and lower foils. Friction at the welding interface, instantaneous internal temperatures (0.5-0.8 of the melting temperature, T), contact pressure and fast strain rates result in transient microstructures and grain size reduction by continuous dynamic recrystallization (CDRX) within the bonding zone. Bonding occurs by local grain boundary migration, which allows diffusion and atom interlocking across the contact between two clean surfaces. Textures weaken with increasing contact pressure due to increased strain hardening and different grain rotation rates. High contact pressures enhance dynamic recovery and CDRX. Deformation around the fibre is intense within 50 μm and extends to 450 μm from it. © 2009 Acta Materialia Inc.

Microstructure and microtexture evolution of aluminum alloy 3003 under ultrasonic welding process for embedding SiC fibre

Ultrasonic welding process can be used for bonding metal foils which is the fundament of ultrasonic consolidation (UC). UC process can be used to embed reinforcement fibres such as SiC fibres within an aluminum matrix materials. In this research we are investigating the phenomena occurring in the microstructure of the parts during ultrasonic welding process to obtain better understanding about how and why the process works. High-resolution electron backscatter diffraction (EBSD) is used to study the effects of the vibration on the evolution of microstructure in AA3003. The inverse pole figures (IPF) and the correlated misorientation angle distribution of the mentioned samples are obtained. The characteristics of the crystallographic orientation, the grain structure and the grain boundary are analyzed to find the effect of ultrasonic vibration on the microstructure and microtexture of the bond. The ultrasonic vibration will lead to exceptional refinement of grains to a micron level along the bond area and affect the crystallographic orientation. Ultrasonic vibration results in a very weak texture. Plastic flow occurs in the grain after welding process and there is additional plastic flow around the fibre which leads to the fibre embedding. © 2009 Editorial Board of CHINA WELDING.

Microstrcutural evolution of SiC fibre embedded AA6061 matrix induced by ultrasonic consolidation

Ultrasonic consolidation (UC) uses high frequency (20-40KHz) mechanical vibrations to produce a solid-state metallurgical bond (weld) between metal foils. UC as a novel layered manufacturing technique is used in this research to embed reinforcing members such as silicon carbide fibers into the aluminium alloy 6061's matrices. It is known that UC induce volume and surface effect in the material it is acting on. Both effects are employed in embedding active/passive elements in the metal matrix. Whilst the process and the two effects are used and identified at macro level, what is happening at micro level is unknown and hardly studied. In this research we are investigating the phenomena occurring in the microstructure of the parts during UC process to obtain better understanding about how and why the process works. In this research, high-resolution electron backscatter diffraction is used to study the effects of the UC process on the evolution of microstructure in AA6061 with and without fibre elements. The inverse pole figures (IPF), pole figures (PF) and the correlated misorientation angle distribution of the mentioned samples are obtained. The characteristics of the crystallographic orientation, the grain structure and the grain boundary are analysed to find the effect of ultrasonic vibration and embedding fibre on the microstructure and texture of the bond. The ultrasonic vibration will lead to exceptional refinement of grains to a micron level along the bond area and affect the crystallographic orientation. Additional plastic flow occurs around the fibre which leads to the fibre embedding. © 2008 Materials Research Society.

Temperature dependence of the mid-infrared dielectric function of YBCO in the ab plane

We have excited mid-infrared surface plasmons in two YBCO thin films of contrasting properties using attenuated total reflection of light and found that the imaginary part of the dielectric function decreases linearly with reduction in temperature. This result is in contrast with the commonly reported conclusion of infrared normal reflectance studies. If sustained it may clarify the problem of understanding the normal state properties of YBCO and the other cuprates. The dielectric function of the films, epsilon = epsilon(1) + i epsilon(2), was determined between room temperature and 80K: epsilon(1) was found to be only slightly temperature dependent but somewhat sample dependent, probably as a result of surface and grain boundary contamination. The imaginary part, epsilon(2), (and the real part of the conductivity, sigma(1),) decreased linearly with reduction in temperature in both films. Results obtained were: for film 1: epsilon(1) = - 14.05 - 0.0024T and epsilon(2) - 4.11 + 0.086T and for film 2: epsilon(1) = - 24.09 + 0.0013T and epsilon(2) = 7.66 + 0.067T where T is the temperature in Kelvin. An understanding of the results is offered in terms of temperature-dependent intrinsic intragrain inelastic scattering and temperature-independent contributions: elastic and inelastic grain boundary scattering and optical interband (or localised charge) absorption. The relative contribution of each is estimated. A key conclusion is that the interband (or localised charge) absorption is only similar to 10%. Most importantly, the intrinsic scattering rate, 1/tau, decreases linearly with fall in temperature, T, in a regime where current theory predicts dependence on frequency, omega, to dominate. The coupling constant, lambda, between the charge carriers and the thermal excitations has a value of 1.7, some fivefold greater than the far infrared value. These results imply a need to restate the phenomenology of the normal state of high temperature superconductors and seek a corresponding theoretical understanding.

DC resistance and dielectric function at 3392 nm of YBCO films from 300 K to 80 K

The dielectric function of a YBCO film was determined at 3392nm at temperatures down to 80K. Results obtained were epsilon(i) = -24.09 - 0.0013T and epsilon(i) = 7.66 + 0.067T. The results for epsilon(i) are compared with the de resistance of the film. Intrinsic intragrain scattering, elastic and inelastic grain boundary scattering and optical interband absorption are estimated as 82%, 5%, 13% and 10% respecively at 0K.

DEPENDENCE OF LIGHT OUTPUT FROM NOMINALLY SMOOTH AL-OX-AU TUNNEL-JUNCTIONS ON ELECTRODE MORPHOLOGY

The light output from nominally smooth Al-Ox-Au tunnel junctions is observed to be substantially independent of the deposition rate of the Au film electrode. Films deposited quickly (2 nm s-1) and those deposited slowly (0.16 nm s-1) have similar spectral dependences and intensities. (This is in contrast to roughened films where those deposited quickly give out less light, especially towards the blue end of the spectrum.) The behaviour can be interpreted in terms of the ratio l(ph)/l(em) where l(ph) and l(em) are the mean free paths of surface plasmons between external photon emissions and internal electromagnetic absorptions respectively. Once l(ph)/l(em) exceeds 100, as it does on smooth films, grain size has little further effect on the spectral shape of the light output. In fast-deposited films there are two compensating effects on the output intensity: grain boundary scattering decreases it and greater surface roughness increases it.

Electrochemical promotion of a platinum catalyst supported on the high-temperature proton conductor La0.99Sr0.01NbO4-δ

The recently discovered, high-temperature proton conductor, La_0.99Sr_0.01NbO_4-δ, was used as a support for the electrochemical promotion of a platinum catalyst. Ethylene oxidation was used as a probe reaction in the temperature range 350-450 °C. Moderate non-Faradaic rate modification, attributable to a protonic promoting species, occurred under negative polarisation; some permanent promotion was also observed. In oxidative atmospheres, both the p_O2 of the reaction mixture and the temperature influenced the type and magnitude of the observed rate modification. Rate-enhancement values of up to ρ = 1.4 and Faradaic-efficiency values approaching Λ = -100 were obtained. Promotion was observed under positive polarisation and relatively dry, oxygen-rich atmospheres suggesting that some oxygen ion conductivity may occur under these conditions. Impedance spectroscopy performed in atmospheres of 4 kPa O₂/N₂ and of 5 kPa H₂/N₂ under dry and slightly humidified (0.3 kPa H₂O) conditions indicated that the electrical resistivity is heavily dominated by the grain-boundary response in the temperature range of the EPOC studies; much lower grain-boundary impedances in the wetter conditions are likely to be attributable to proton transport. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Paving the way to nanoionics: atomic origin of barriers for ionic transport through interfaces

The blocking of ion transport at interfaces strongly limits the performance of electrochemical nanodevices for energy applications. The barrier is believed to arise from space-charge regions generated by mobile ions by analogy to semiconductor junctions. Here we show that something different is at play by studying ion transport in a bicrystal of yttria (9% mol) stabilized zirconia (YSZ), an emblematic oxide ion conductor. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) provides structure and composition at atomic resolution, with the sensitivity to directly reveal the oxygen ion profile. We find that Y segregates to the grain boundary at Zr sites, together with a depletion of oxygen that is confined to a small length scale of around 0.5 nm. Contrary to the main thesis of the space-charge model, there exists no evidence of a long-range O vacancy depletion layer. Combining ion transport measurements across a single grain boundary by nanoscale electrochemical strain microscopy (ESM), broadband dielectric spectroscopy measurements, and density functional calculations, we show that grain-boundary-induced electronic states act as acceptors, resulting in a negatively charged core. Ultimately, it is this negative charge which gives rise to the barrier for ion transport at the grain boundary

Microstructure design of Titanate-based electroceramics

Electrocerâmicos são uma classe de materiais avançados com propriedades eléctricas valiosas para aplicações. Estas propriedades são geralmente muito dependentes da microestrutura dos materiais. Portanto, o objectivo geral deste trabalho é investigar o desenho da resposta dieléctrica de filmes espessos obtidos por Deposição Electroforética (EPD) e cerâmicos monolíticos, através do controlo da evolução da microestrutura durante a sinterização de electrocerâmicos à base de titanatos. Aplicações sem fios na indústria microelectrónica e de comunicações, em rápido crescimento, tornaram-se um importante mercado para os fabricantes de semicondutores. Devido à constante necessidade de miniaturização, redução de custos e maior funcionalidade e integração, a tecnologia de filmes espessos está a tornar-se uma abordagem de processamento de materiais funcionais cada vez mais importante. Uma técnica adequada neste contexto é EPD. Os filmes espessos resultantes necessitam de um passo subsequente de sinterização que é afectada pelo substrato subjacente, tendo este um forte efeito sobre a evolução da microestrutura. Relacionado com a miniaturização e a discriminação do sinal, materiais dieléctricos usados como componentes operando a frequências das microondas em aplicações na industria microelectrónica de comunicações devem apresentar baixas perdas dieléctricas e elevadas permitividade dieléctrica e estabilidade com a temperatura. Materiais do sistema BaO-Ln2O3- TiO2 (BLnT: Ln = La ou Nd), como BaLa4Ti4O15 (BLT) e Ba4.5Nd9Ti18O54 (BNT), cumprem esses requisitos e são interessantes para aplicações, por exemplo, em estações de base para comunicações móveis ou em ressonadores para telefones móveis, onde a miniaturização dos dispositivos é muito importante. Por sua vez, o titanato de estrôncio (SrTiO3, STO) é um ferroeléctrico incipiente com constante dieléctrica elevada e baixas perdas, que encontra aplicação em, por exemplo, condensadores de camada interna, tirando partido de fronteiras de grão altamente resistivas. A dependência da permitividade dieléctrica do campo eléctrico aplicado torna este material muito interessante para aplicações em dispositivos de microondas sintonizáveis. Materiais à base de STO são também interessantes para aplicações termoeléctricas, que podem contribuir para a redução da actual dependência de combustíveis fósseis por meio da geração de energia a partir de calor desaproveitado. No entanto, as mesmas fronteiras de grão resistivas são um obstáculo relativamente à eficiência do STO para aplicações termoeléctricas. Para além do efeito do substrato durante a sinterização constrangida, outros factores, como a presença de fase líquida, a não-estequiometria ou a temperatura de sinterização, afectam significativamente não apenas a microestrutura dos materiais funcionais, mas também a sua resposta dieléctrica. Se adequadamente compreendidos, estes factores podem ser intencionalmente usados para desenhar a microestrutura dos electrocerâmicos e, desta forma, as suas propriedades dieléctricas. O efeito da não-estequiometria (razão Sr/Ti 0.995-1.02) no crescimento de grão e resposta dieléctrica de cerâmicos de STO foi investigado neste trabalho. A mobilidade das fronteiras de grão aumenta com a diminuição da razão Sr/Ti. A resistividade do interior dos grãos e das fronteiras de grão é sistematicamente diminuída em amostras não-estequiométricas de STO, em comparação com o material estequiométrico. O efeito é muito mais forte para as fronteiras de grão do que para o seu interior. Dependências sistemáticas da não-estequiometria foram também observadas relativamente à dependência da condutividade da temperatura (muito mais afectada no caso da contribuição das fronteiras de grão), à capacitância do interior e fronteiras de grão e à espessura das fronteiras de grão. Uma anomalia no crescimento de grão em cerâmicos de STO ricos em Ti foi também observada e sistematicamente analisada. Foram detectadas três descontinuidades na dependência do tipo Arrhenius do crescimento de grão relativamente à temperatura com diminuições no tamanho de grão a temperaturas em torno de 1500, 1550 e 1605 °C. Além disso, descontinuidades semelhantes foram também observadas na dependência da energia de activação relativamente à condutividade das fronteiras de grão e na espessura das fronteiras de grão, avaliadas por Espectroscopia de Impedância. Estas notáveis coincidências suportam fortemente a formação de diferentes complexos de fronteira de grão com transições entre os regimes de crescimento de grão observados, que podem ser correlacionados com diferentes mobilidades de fronteira de grão e propriedades dieléctricas. Um modelo é sugerido, que se baseia na diminuição da fase líquida localizada nas fronteiras de grão, como o aumento da temperatura de sinterização, um cenário compatível com um fenómeno de solubilidade retrógrada, observado anteriormente em metais e semicondutores, mas não em cerâmicos. A EPD de filmes espessos de STO em substratos de folha de Pt e a sinterização constrangida dos filmes fabricados foram também preliminarmente tratadas. Filmes espessos de STO foram depositados com êxito por EPD sobre substratos de Pt e, depois de sinterizados, atingiram densidades elevadas. Um aumento da densificação e do tamanho de grão assim como o alargamento da distribuição de tamanho do grão foram observados com a diminuição da razão Sr/Ti, tal como anteriormente observado em amostras cerâmicas. Grãos equiaxiados foram observados para todas as composições, mas um certo grau de anisotropia na orientação dos poros foi detectado: os poros revelaram uma orientação vertical preferencial. Este trabalho focou-se também na sinterização constrangida do sistema BLnT (Ln = La ou Nd), nomeadamente de filmes espessos de BLT e BNT sobre substratos de folha de platina, e na relação do desenvolvimento de anisotropia microestrutural com as propriedades dieléctricas. As observações durante a sinterização constrangida foram comparadas com cerâmicos monolíticos equivalentes sinterizados livremente. Filmes espessos de BLnT (Ln = La ou Nd) com elevada densidade foram obtidos por EPD e subsequente sinterização constrangida. A anisometria cristalográfica do material em conjunto com um passo de sinterização constrangida resultou em grãos alongados e microestruturas anisotrópicas. O efeito do stress do substrato durante a sinterização constrangida originou graus mais elevados de anisotropia (grãos e poros alongados e orientação preferencial, bem como textura cristalográfica) nos filmes sinterizados relativamente aos cerâmicos equivalentes sinterizados livremente, não obstante o estado equivalente das amostras em verde. A densificação dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é retardada em comparação com os cerâmicos, mas depois de longos tempos de sinterização densidades semelhantes são obtidas. No entanto, em oposição a observações na sinterização constrangida de outros sistemas, o crescimento do grão em filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é favorecido pelo constrangimento causado pelo substrato. Além disso, grãos e poros alongados orientados paralelamente ao substrato foram desenvolvidos durante a sinterização constrangida de filmes espessos. Verificou-se uma forte correlação entre a evolução de grãos e poros, que começou assim que o crescimento do grão se iniciou. Um efeito da tensão do substrato no aumento do crescimento de grão, bem como um forte “Zener pinning”, origina microestruturas altamente texturizadas, o que também é observado a nível cristalográfico. Efeitos marcantes da anisotropia microestrutural foram também detectados nas propriedades dieléctricas dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd). Juntamente com o aumento da razão de aspecto dos grãos, do factor de orientação e do grau de textura cristalográfica, a permitividade relativa é ligeiramente diminuída e o coeficiente de temperatura da permitividade evolui de negativo para positivo com o aumento do tempo isotérmico de sinterização. Este trabalho mostra que a não-estequiometria pode ser usada para controlar a mobilidade das fronteiras de grão e, portanto, desenhar a microestrutura e as propriedades dieléctricas de electrocerâmicos à base de STO, com ênfase nas propriedades das fronteiras de grão. O papel da não-estequiometria no STO e dos complexos de fronteira de grão no desenvolvimento microestrutural é discutido e novas oportunidades para desenhar as propriedades de materiais funcionais são abertas. As observações relativamente à sinterização constrangida apontam para o efeito de tensões mecânicas desenvolvidas devido ao substrato subjacente no desenvolvimento da microestrutura de materiais funcionais. É assim esperado que a escolha adequada de substrato permitia desenhar a microestrutura de filmes espessos funcionais com desempenho optimizado. “Stress Assisted Grain Growth” (SAGG) é então proposto como uma técnica potencial para desenhar a microestrutura de materiais funcionais, originando microestruturas anisotrópicas texturizadas com propriedades desejadas.

Mechanical behaviour of AISiC nano composites produced by Ball Milling and Spark Plasma Sintering

Neste trabalho foram produzidos nanocompósitos de AlSiC misturando alumínio puro com nano partículas de SiC com diâmetro de 45 – 55 nm, usando, de forma sequencial, a técnica da metalurgia do pó e a compactação por “ Spark Plasma Sintering”. O compósito obtido apresentava grãos com 100 nm de diâmetro, encontrandose as partículas de SiC localizadas, principalmente, nas fronteiras de grão. O nanocompósito sob a forma de provetes cilíndricos foi submetido a testes de compressão uniaxial e a testes de nanoindentação para analisar a influência das nanopartículas de SiC, da fração volúmica de ácido esteárico e do tempo de moagem, nas propriedades mecânicas do material. Para efeitos de comparação, utilizouse o comportamento mecânico do Al puro processado em condições similares e da liga de alumínio AA1050O. A tensão limite de elasticidade do nanocompósito com 1% Vol./Vol. de SiC é dez vezes superior à do AA1050. O refinamento de grão à escala nano constitui o principal mecanismo de aumento de resistência mecânica. Na realidade, o Al nanocristalino sem reforço de partículas de SiC, apresenta uma tensão limite de elasticidade sete vezes superior à da liga AA1050O. A adição de 0,5 % Vol./Vol. e de 1 % Vol./Vol. de SiC conduzem, respetivamente, ao aumento da tensão limite de elasticidade em 47 % e 50%. O aumento do tempo de moagem e a adição de ácido esteárico ao pó durante a moagem conduzem apenas a um pequeno aumento da tensão de escoamento. A dureza do material medida através de testes de nanoindentação confirmaram os dados anteriores. A estabilidade das microestruturas do alumínio puro e do nanocompósito AlSiC, foi testada através de recozimento de restauração realizado às temperaturas de 150 °C e 250 °C durante 2 horas. Aparentemente, o tratamento térmico não influenciou as propriedades mecânicas dos materiais, excepto do nanocompósito com 1 % Vol./Vol. de SiC restaurado à temperatura de 250 °C, para o qual se observou uma redução da tensão limite de elasticidade na ordem dos 13 %. No alumínio nanocristalino, a tensão de escoamento é controlada pelo efeito de HallPetch. As partículas de SiC, são segregadas pelas fronteiras do grão e não contribuem para o aumento de resistência mecânica segundo o mecanismo de Orowan. Alternativamente, as nanopartículas de SiC constituem um reforço das fronteiras do grão, impedindo o seu escorregamento e estabilizando a nanoestrutura. Deste modo, as propriedades mecânicas do alumínio nanocristalino e do nanocompósito de AlSiC poderão estar relacionadas com a facilidade ou dificuldade do escorregamento das fronteiras de grão, embora não seja apresentada prova explícita deste mecanismo à temperatura ambiente.

Establishing the main Guidelines for Cast Steel to Produce Truck Parts

Este trabalho foi realizado na Scania CV AB e teve como principal objectivo estabelecer uma diretriz sobre a possível utilização de aços vazados. Existe uma grande necessidade na realização deste trabalho, de forma a apoiar os engenheiros de projecto no seu processo de selecção dos materiais mais adequados, para produzir componentes mais leves e de elevado desempenho. Esta diretriz apresenta informação relacionada com propriedades mecânicas, processos de fundição, vazabilidade, tipologia de defeitos, tratamentos térmicos, soldabilidade e tratamentos superficiais dos aços vazados. Este trabalho foi limitado, na seleção de materiais para componentes do camião, a aços vazados que poderiam ser aplicados em dois componentes específicos: um componente estrutural da carroçaria sujeito a esforços de fadiga e a um colector de gases de combustão, sujeito a fluência, oxidação, fadiga por corrosão, fadiga-térmica e fadiga-mecânica. Foi realizado um benchmark focado nestes dois componentes de forma a saber que materiais são utilizados de momento por outras empresas concorrentes. Foi realizada ainda uma análise sobre possíveis materiais que possam ser aplicados em cada componente referido. Foi conduzida uma caracterização no estado bruto de fundição de um aço inoxidável vazado usado para produzir um protótipo do colector de gases. Esta caracterização consistiu numa análise microestrutural e medição de macro e microdurezas. Além da caracterização inicial, foram aplicados um conjunto de tratamentos térmicos, de forma a estudar a possibilidade de eliminar os carbonetos presentes inicialmente nas fronteiras de grão. As principais conclusões deste trabalho são que o aço vazado apresenta potencial para ser uma escolha válida em diversas aplicações, devido a um leque alargado de propriedades apresentadas tipicamente por este material. Relativamente a aplicações estruturais, o aço vazado é vantajoso comparativamente ao ferro fundido, quando são requeridos, por exemplo, soldabilidade e elevada resistência, combinada com elevada tenacidade à fractura. Para componentes sujeitos a elevadas temperaturas de serviço, o aço inoxidável vazado é vantajoso quando usado a temperaturas superiores a 750°C, apesar do seu elevado custo. O tratamento térmico composto por um recozimento de solubilização seguido de envelhecimento, elimina quase na totalidade os carbonetos presentes nas fronteiras de grão e verifica-se um aumento de dureza através de uma precipitação de carbonetos finamente dispersos na matriz, que poderão também aumentar a resistência à fluência.

Regional variations of deformation mechanisms in the Lorrain Quartzite near Whitefish Falls, Ontario, Canada /

The quartzite microfabric found in the Lorrain Formation was studied across the La Cloche syncline, along a regional north-south transect along highway 6, near Whitefish Falls, Ontario. The complete stratigraphic sequence across the syncline is preserved, and is present on each fold limb. The lithostratigraphic units with the smallest grains size and lowest mica content are located close to the core of the fold, while coarser grained mica and feldspar rich units are situated at the northern and southern most extent of the transect. Deformation mechanisms vary with lithology and with position across the fold. Pressure solution appears to be the dominant deformation mechanism in the feldspathic, micaceous and ferruginous units. In the finer grained, mica poor white medium grained and cherty sandstone units, grain boundary migration (GBM) characteristics show dominance over those of pressure solution and show high amounts of fracturing which cut migrated boundaries and therefore post date GBM. All samples across the fold display a preferred orientation of quartz c-axes. The senses of asymmetry of fabrics are found to be similar across the syncline, with the exception of the ferruginous sandstone unit. Formation of these similar fabrics synmietries can not be the result of strain related to first order folding. The mica content appears to be related to the percentage of quartz lost due to pressure solution as a result of strain; the more mica present, the less quartz was lost. Calculations based on the shape of initial grains suggest that conservatively 30% of the quartz volume has been dissolved out of the Lorrain quartzite, and potentially migrated hundreds of meters to other members of the Huronian Supergroup as there was no meso or macroscopic evidence observed in outcrop.

Thermal characterization of nanocrystalline porous CePO4 ceramics

A laser-induced photoacoustic technique was employed to investigate thermal transport through nanocrystalline CePO4 samples prepared via the sol–gel route. Evaluation of thermal diffusivity was carried out using the one-dimensional model of Rosencwaig and Gersho for the reflection configuration of the photoacoustic method. Structural analyses of samples revealed that they are nanoporous in nature, possessing micron-sized grains. Analysis of results shows that thermal diffusivity value varies with sintering temperature. Results are explained in terms of the variation in porosity with sintering temperature and the effects of various scattering mechanisms on the propagation of phonons through the nanoporous ceramic matrix. Further analyses confirm that apart from porosity, grain boundary resistance and interface thermal resistance influence the effective value of thermal diffusivity of the samples under investigation.

Investigations on the Multiferroic and Thermoelectric properties of Low and Intermediate band width Manganites

This thesis lays importance in the investigation on the multiferroic and thermooelectric properties of selected representatives of low bandwidth and intermediate band width manganites. The first candidate, Strontium doped Gd manganite, is prepared by wet solid state reaction method and the second candidate, Na doped La manganite, by citrate gel method. In addition to the above mentioned properties, magneto resistance and dielectric properties are investigated. Using dielectric spectroscopic the dispersion parameters are correlated to the relaxation mechanisms and an attempt is made to obtain the grain and grain boundary contribution to the impedance of the sample through impedance spectroscopy studies.

Thermoelectric properties of TiS2 mechanically alloyed compounds

Bulk polycrystalline samples in the series Ti1−xNbxS2 (0 ≤ x ≤ 0.075) were prepared using mechanical alloying synthesis and spark plasma sintering. X-ray diffraction analysis coupled with high resolution transmission electron microscopy indicates the formation of trigonal TiS2 by high energy ball-milling. The as-synthesized particles consist of pseudo-ordered TiS2 domains of around 20–50 nm, joined by bent atomic planes. This bottom-up approach leads, after spark plasma sintering, to homogeneous solid solutions, with a niobium solubility limit of x = 0.075. Microstructural observations evidence the formation of small crystallites in the bulk compounds with a high density of stacking faults. The large grain boundary concentration coupled with the presence of planar defects, leads to a substantial decrease in the thermal conductivity to 1.8 W/mK at 700 K. This enables the figure of merit to reach ZT = 0.3 at 700 K for x = 0.05, despite the lower electron mobility in mechanically alloyed samples due to small crystallite/grain size and structural defects.