The enthalpy and heat capacity of uranium monocarbide to 1200C /

"Contract AT(30-1)-2789."

Chemical vapor deposited boron carbide : growth by a vapor-liquid-solid process

Detailed analytical electron microscope (AEM) studies of yellow whiskers produced by chemical vapor deposition (CVD)1 show that two basic types of whiskers are produced at low temperatures (between 1200°C and 1400°C) and low boron to carbon gas ratios. Both whisker types show planar microstructures such as twin planes and stacking faults oriented parallel to, or at a rhombohedral angle to, the growth direction. For both whisker types, the presence of droplet-like terminations containing both Si and Ni indicate that the growth process during CVD is via a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism.

Visible photoluminescence from plasma-synthesized SiO 2-buffered SiN x films : effect of film thickness and annealing temperature

The effect of the film thickness and postannealing temperature on visible photoluminescence (PL) from Si Nx films synthesized by plasma-assisted radio frequency magnetron sputtering on Si O2 buffer layers is investigated. It is shown that strong visible PL is achieved at annealing temperatures above 650 °C. The optimum annealing temperature for the maximum PL yield strongly depends on the film thickness and varies from 800 to 1200°C. A comparative composition-structure-property analysis reveals that the PL intensity is directly related to the content of the Si-O and Si-N bonds in the Si Nx films. Therefore, sufficient oxidation and moderate nitridation of Si Nx Si O2 films during the plasma-based growth process are crucial for a strong PL yield. Excessively high annealing temperatures lead to weakened Si-N bonds in thinner Si Nx films, which eventually results in a lower PL intensity.

Hydrothermal preparation of Ba(Ti,Zr)O3 fine powders

Fine powders consisting of aggregated submicron crystallites of Ba(Ti,Zr)O3 in the complete range of Ti/Zr ratios are prepared at 85–130°C by hydrothermal method, starting from TiO2 + ZrO2 · xH2O mixed gel and Ba(OH)2 solution. The products obtained below 110°C incorporate considerable amounts of H2O and OH− within the lattice. As-prepared BaTiO3 is cubic and converts to tetragonal phase after the heat treatment at 1200°C, accompanied by the loss of residual hydroxyl ions. TEM investgations of the growth features show a transformation of the gel to the crystallite. Ba2+ ions entering the gel produce chemical changes within the gel, followed by dehydration, resulting in a cubic perovskite phase irrespective of Ti/Zr. The sintering properties of these powders to fine-grained, high density ceramics and their dielectric properties are presented.

Hydrothermal synthesis of Ba(Ti, Sn)O3 fine powders and dielectric properties of the corresponding ceramics

Fine powders of submicron-sized crystallites of BaTiO3 were prepared at 85–130°C by the hydrothermal method, starting from TiO2.ξH2O gel and Ba(OH)2 solution. The products obtained below 110°C incorporated considerable amounts of H2O and OH− in the lattice. As-prepared BaTiO3 is cubic and converts to the tetragonal phase after heat treatment at 1200°C, accompanied by the loss of residual OH− ions. Hydrothermal reaction of SnO2.ξH2O gel with Ba(OH)2 at 150–260°C gives rise to the hydrated phase, BaSn(OH)6.3H2O, due to the amphoteric nature of SnO2.ξH2O which stabilises Sn(OH)62− anions in basic media. On heating in air or releasing the pressure in situ at 260°C, BaSn(OH)6.3H2O converts to BaSnO3 through an intermediate, BaSnO(OH)4. Solid solutions of Ba(Ti,Sn)O3 are directly formed from (TiO2 + SnO2)..ξH2O gel up to 35 mol% SnO2. At higher Sn contents, the hydrothermal products are mixtures of BaSn(OH)6.3H2O and BaTiO3, which on annealing at 1000°C result in monophasic Ba(Ti,Sn)O3. The sintering characteristics and the dielectric properties of the ceramics prepared out of these fine powders are presented. The dielectric properties of fine-grained Ba(Ti,Sn)O3 ceramics are explained on the basis of the prevailing diffuse phase transition behaviour.

A new perovskite series based on lanthanum chromite [LaCr1−xMxO3−δ]

A new series of substituted perovskites of the type LaCr1−xMxO3−δ, where M=Cu or Mg have been synthesised by the citrate gel process and characterized by means of powder X-ray diffraction, infrared spectroscopy, selected area diffraction and also by electron paramagnetic resonance spectroscopy. The general powder morphology was also observed using scanning electron microscopy. 40 mole percent substitution of Cr3+ by Cu2+ or Mg2+ have shown to result in single phase perovskite structure. Beyond x=0.5, a new phase has been identified in a narrow compositional range. Effect of Cu and Mg substitution on the sinterability of pure LaCrO3 has also been studied. It is possible to get near theoretically dense materials at a temperature as low as 1200°C in air by copper substitution.

Prediction of activities of oxygen in dilute quaternary solutions using binary data

Equations are developed for predicting the activity coefficients of oxygen dissolved in ternary liquid alloys. These are extensions of earlier treatments, and are based on a model in which each oxygen atom is assumed to make four bonds with neighboring metal atoms. It is also postulated that the strong oxygen-metal bonds distort the electronic configuration around the metal atoms bonded to oxygen, and that the quantitative reduction of the strength of bonds made by these atoms with all of the adjacent metal atoms is equivalent to a factor of approximately two. The predictions of the quasichemical equation which is derived agree satisfactorily with the partial molar free energies of oxygen in Ag-Cu-Sn solutions at 1200°C reported in literature. An extension of this treatment to multicomponent solutions is also indicated.

Estudo da desativação térmica de catalisadores à base de óxidos mistos de cério e zircônio

Em termos ambientais, os catalisadores automotivos se destacam pelos resultados altamente significativos alcançados após seu uso obrigatório em veículos leves. No entanto, as condições térmicas em que eles operam podem levar a um processo de perda de atividade significativa, após certo tempo de operação. Dentro desse contexto, este trabalho estudou o efeito da temperatura na desativação térmica de catalisadores automotivo modelo. Foram preparados catalisadores baseados em óxido misto de cério e zircônio na proporção 50% em mol de cério e zircônio (CZ). A partir dele foram produzidos os catalisadores Pd-CZ e Pd-CZ-LaAl. O catalisador Pd-CZ foi produzido pela impregnação do CZ com Pd na concentração de 0,5% m/m de CZ. O catalisador Pd-CZ-LaAl foi produzido a partir de uma mistura física do Pd-CZ com o suporte LaAl (alumina dopada com La na concentração de 1,9 % m/m de Al2O3), seguida de calcinação a 500˚C. Foram realizados envelhecimentos a 900C e 1200C em mufla com atmosfera oxidante por 12 e 36h. Os catalisadores foram caracterizados por um conjunto de técnicas físico-químicas. Foram realizadas análises de fisissorção de N2 para a medição da área específica e o estudo da evolução do diâmetro e volume de poros das amostras novas e envelhecidas. Análises de difração de raios X (DRX) foram feitas de forma a acompanhar possíveis transições de fases após o envelhecimento das amostras. Foi realizada análise química para validar a composição das amostras e ensaios de análise térmica para o catalisador CZ visando identificar a temperatura onde ocorre o fenômeno de segregação de fases. Realizaram-se ensaios de redução a temperatura programada (RTP) visando quantificar o consumo de hidrogênio e associá-lo à evolução da redutibilidade das amostras após o envelhecimento térmico. Finalmente, a avaliação catalítica foi realizada com base nas reações de oxidação do CO e do propano e de redução do NO pelo CO, através da obtenção de curvas de lightoff. As análises de DRX mostraram que o envelhecimento a 900C ocasionou alterações de fases da alumina, mas não foi verificada segregação de fases no CZ. Já a 1200C observou-se a referida segregação de fases, que coincide com a drástica queda na área específica das amostras, em alguns casos observando-se o colapso das propriedades texturais do catalisador. As análises de RTP mostraram que, em determinadas condições, o envelhecimento térmico promove a redutibilidade do sistema CZ e a introdução de Pd torna o catalisador mais facilmente redutível o que é evidenciado pelo deslocamento dos picos de redução para temperaturas mais baixas em comparação ao CZ puro. Os testes catalíticos mostraram que a introdução do Pd é um fator fundamental para a conversão do propano. Os catalisadores contendo Pd também converteram melhor o CO. Para os catalisadores envelhecidos a 1200C, o único resultado positivo foi no caso do Pd-CZ-LaAl que apesar deste tratamento térmico, ainda converteu o CO, propano e NO. Desta forma o catalisador Pd-CZ-LaAl apresentou resultados mais satisfatórios e isto evidencia que a mistura com LaAl melhora o desempenho e a estabilidade térmica do catalisador em altas temperaturas (acima de 300C).

Estudo da influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais

Foi estudada a influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais, à base de Pt/Rh e de Pd/Rh, de diferentes fabricantes. Foram empregadas técnicas de caracterização textural e físico-química como FRX, AAS, fisissorção de N2, TG-ATD, DRX, RTP, quimissorção de H2 e MEV-EDX. Os catalisadores foram avaliados nas reações de oxidação do CO e oxidação do propano, utilizando uma mistura de gases estequiométrica semelhante ao gás de exaustão. Os catalisadores denominados G e V, de Pt/Rh e Pd/Rh, respectivamente, foram envelhecidos a 900C, em condições estequiométricas, e a 1200C, em ar, por períodos de tempo determinados. Em relação ao envelhecimento a 900C, apesar da caracterização apontar melhores resultados para o catalisador G, a comparação com os catalisadores novos indicou que a extensão da desativação sofrida pelo catalisador V foi menor do que aquela sofrida pelo catalisador G. O envelhecimento oxidante a 1200C foi muito prejudicial ao desempenho de ambos os catalisadores. Os difratogramas dos catalisadores envelhecidos nestas condições mostraram fenômenos importantes de transição de fase da alumina, bem como indícios de formação de novas fases a partir do óxido misto de Ce/Zr. Os perfis de RTP mostraram uma grande queda na redutibilidade, tanto para o catalisador G como para o V após este envelhecimento, e as micrografias de MEV-EDX mostraram estruturas muito sinterizadas e vários pontos de Pd aglomerado no catalisador V. Esse catalisador também apresentou partículas de texturas incomuns. Além disso, para ambos foi verificado indícios de perda de material nas amostras calcinadas por 72h a 1200C. Com relação aos resultados de avaliação catalítica, o catalisador G apresentou um desempenho inferior ao do catalisador V. A realização de envelhecimentos em atmosfera oxidante pode justificar esse comportamento uma vez que esse procedimento promove a formação de óxidos de platina, menos ativos que a platina metálica para essas reações. Além disso, este catalisador apresentou um teor de Pt bem abaixo daqueles registrados na literatura para catalisadores automotivos comerciais. Por outro lado, para catalisadores de Pd, o envelhecimento oxidante leva à formação de PdO, mais ativo que o Pd metálico. Outra observação significativa em relação à avaliação catalítica foi o fato de o catalisador G novo ter apresentado uma atividade muito baixa, especialmente para o propano, que tendeu a aumentar com o envelhecimento térmico. Foi sugerido que este catalisador precisaria de uma ativação térmica, a qual o catalisador V parece ter sido submetido durante a fabricação, pois há indícios da ocorrência de certo desgaste térmico neste catalisador novo, como mostrados pelos resultados de fisissorção de N2, DRX, TG-ATD, RTP e MEV-EDX. Foi também mostrado que os resultados de quimisorção de H2, apesar de não poderem ser usados na determinação da dispersão metálica, apresentaram uma tendência de correlação entre o consumo de H2 e o desempenho catalítico expresso como T50 ou T20. Observa-se um aumento na atividade catalítica quando a quantidade de H2 dessorvido (DTP-H2) aumenta. Concluindo, o envelhecimento térmico mostrou ser prejudicial ao desempenho do catalisador comercial, principalmente para situações drásticas como o envelhecimento realizado a 1200C em condições oxidantes

Innovative fabrication of PZT pillar arrays by a colloidal approach

An innovative approach for fabricating pillar arrays for ultrasonic transducer applications is disclosed. It involves the preparation of concentrated piezoelectric lead zirconate titanate (PZT) suspensions in aqueous solutions of epoxy resin and its polymerization upon adding a polyamine based hardener. Zeta potential and rheological measurements revealed that 1wt.% dispersant, 20wt.% of epoxy resin and a hardener/epoxy resin ratio of 0.275mLg -1, were the optimized contents to obtain strong PZT samples with high green strength (35.21±0.39MPa). Excellent ellipsoidal and semi-circle shaped pillar arrays presenting lateral dimensions lower than 10μm and 100μm height were successfully achieved. The organics burning off was conducted at 500°C for 2h at a heating rate of 1°Cmin -1. Sintering was then carried out in the same heating cycle at 1200°C for 1h. The microstructures of the green and sintered ceramics were homogeneous and no large defects could be detected. © 2011 Elsevier Ltd.

Optical and structural properties of Er2O3 films grown by magnetron sputtering

The structural properties and the room temperature luminescence of Er 2O3 thin films deposited by magnetron sputtering have been studied. In spite of the well-known high reactivity of rare earth oxides towards silicon, films characterized by good morphological properties have been obtained by using a SiO2 interlayer between the film and the silicon substrate. The evolution of the properties of the Er2O3 films due to thermal annealing processes in oxygen ambient performed at temperatures in the range of 800-1200°C has been investigated in detail. The existence of well defined annealing conditions (rapid treatments at a temperature of 1100°C or higher) allowing to avoid the occurrence of extensive chemical reactions with the oxidized substrate has been demonstrated; under these conditions, the thermal process has a beneficial effect on both structural and optical properties of the film, and an increase of the photoluminescence (PL) intensity by about a factor of 40 with respect to the as-deposited material has been observed. The enhanced efficiency of the photon emission process has been correlated with the longer lifetime of the PL signal. Finally, the conditions leading to a reaction of Er2O3 with the substrate have been also identified, and evidences about the formation of silicate-like phases have been collected. © 2006 American Institute of Physics.

Purificação de aluminio por fusão zonal horizontal

Durante este trabalho foi construido um sistema experimental de fusão zonal horizontal com a finalidade de purificar metais com ponto de fusão entre 400° e 1200°C. A fonte de aquecimento escolhida foi o aquecimento indutivo, e o metal o alumínio. Uma barra de alumínio foi colocada dentro de um cadinho de grafite alojada dentro de um tubo de quartzo. Para deslocar a zona de fusão o cadinho foi puxado por meio de fios, polias e pesos acoplados a um motor-redutor. As experiências de purificação foram feitas com atmosfera de argônio. Foram produzidas oito barras usando diferentes números de passadas da zona de fusão e velocidade de deslocamento. Os resultados obtidos pelos métdos de análise empregados mostraram-se satisfatoriamente concordantes com a teoria e com os resultados registrados na literatura.

Produção de novos materiais carbonáceos por altas pressões

Neste trabalho foram estudadas as condições de estabilidade e de eventuais transformações de fases em diferentes materiais carbonáceos processados em altas pressões e altas temperaturas. Além disso, foi explorada a possibilidade de produção de compactos de diamante policristalino sem o uso de fases metálicas como ligante. Diferentes materiais de partida (pó de diamante, açúcar, mistura de pó de diamante e açúcar -10 % em peso, e mistura de pó de diamante e negro de fumo - 10% em peso) foram processados a 7,7 GPa, durante 15 min a diferentes temperaturas (900°C, 1200°C, 1500°C e 1700°C), mas sempre na região de estabilidade termodinâmica do diamante. As amostras foram analisadas por espectroscopia Raman e difração de raios X. As amostras de diamante compactaram bem a altas temperaturas sem mostrar grafitização, mas mostraram indícios de formação de uma fase desordenada de C com hibridização sp3. Os compactos de negro de fumo e diamante são extremamente frágeis e foi identificada a formação de estruturas grafíticas. A amostra de açúcar sofreu um grafitização acentuada a temperaturas elevadas, que levou a obtenção de grafite bem cristalizado. Os compactos obtidos com a mistura de açúcar e diamante são bastante homogêneos e possuem boa resistência mecânica. Para a amostra tratada a 1700°C, além de ser obtida uma fase diamante muito bem cristalizada, também são observados indícios de formação de uma fase desordenada de C com hibridização sp3. A origem do comportamento observado para as amostras com açúcar deve estar ligada à liberação de H2O associada à pirólise da sacarose, o que parece acelerar significativamente a cinética de cristalização de fases do carbono. A possível fase desordenada, obtida para amostras com pó de diamante processadas em altas temperaturas, pode desempenhar um papel importante como fase ligante para produção de compactos de diamante policristalino.

Influência do lodo de ETE na massa para fabricação de cerâmica vermelha

The WTP produce many kinds of residue on your treatment stages, but the sludge is the more problematic from the final disposition point view. The actual rate of residue production deriving from technological evolution and the crescent population needs prevents the subtle equilibrium generation between consumption and recycling/reuse, creating problems of pollution resulting from inappropriate management of residues. Thus, is necessary achieve a new equilibrium between the grow from raw materials and energy and the residue generation. This equilibrium should be achieved by technical and economic feasibility of environmental supported models through recycling and reuse. The red ceramic industry stand out in residue absorption question as raw material due their clay mass heterogeneity, constituted by clay minerals and non-clay minerals with wide mineralogical variation, allowing residue inclusion which act like plastic or non-plastic materials, contributing to retain heavy metals contained in residues in the vitreous mass formed during the burning of the ceramic bodies. This work propose the study of the influence of incorporation of 25 wt.% sludge from wastewater treatment plant, according preliminary results, in the mass to produce ceramic bodies. The raw materials was characterized through chemical composition analyses by XRF, mineralogical analyses by XRD, thermal analyses by TG and DTA, Atterberg limits and thermodilatometry. Subsequently was composed the mass with 75 wt.% of clay and 25 wt.% of dried wastewater sludge from UFRN WWTP. Samples with 6,0 x 2,0 x 0,5 cm was produced with unidirectional compacting under pressure of 20MPa and burned in temperatures between 950 and 1,200ºC. After fired, the ceramic bodies have been submitted to physical and mechanical analyses through the measure of firing shrinkage, water absorption, density, apparent porosity and flexural strength; crystallographic analyses through XRD and microstructure analyses by SEM. The technological properties obtained was satisfactory to production of roof tiles with 25 wt.% at 1,200 ºC, but the production of others products at lower temperatures was not feasible

Estruturas cerâmicas a base de zircônia e alumina utilizadas na confecção de infra - estruturas para coroas e pontes fixas

The continuous advances in ceramic systems for crowns and bridges infrastructure getting researchers and manufacturers looking for a material that has good mechanical properties and aesthetic. The purpose of this study was to verify in which composition and sintering temperature the ceramic system for infrastructure composed of alumina and zirconia would have the best mechanical properties. With this objective we made in UFRN laboratories 45 test bodies in the form of rectangular bars with the following dimensions: 30mm x 8mm x 3mm, where we separated by the sintering temperature: 1200°C, 1300ºC and 1400ºC, and by comp osition: 33% Zirconia + 67% Alumina; 50% Zirconia + 50% Alumina and 25% Zirconia + 75% Alumina, these test bodies were not infiltrated with glass. Also, were made nine test bodies by a technical from a laboratory with a commercial ceramic system: in the Ceram Zircônia (Vita - Zahnfabrik) with the following dimensions: 20mm x 10mm x 0.5mm, these test bodies following all recommendations of the manufacturer and were infiltrated with glass. Were realized optical and electronic microscopy analyses, hardness testing, resistance to bending in three points, porosity and bulk density. After analysis of the results we verified that with the increasing of sintering temperature, increased the value of resistance to bending, but with the same temperature there was no significant difference between the different compositions, samples made with the commercial ceramic that were infiltrated, presented a resistance to bending six times greater than the samples sintered to 1400°C and which have not been infiltra ted. There was no significant difference between the values of apparent porosity for the samples made in UFRN laboratories, but the samples of commercial ceramic obtained 0% in porosity apparent value. In tests of Rockwell Hardness there is an increase in the value of Hardness, with the increase of sintering temperature for the samples not infiltrated. Samples infiltrated showed similar values as the samples sintered in 1400°C. There was no significant difference between the values of apparent density among samples manufactured in UFRN laboratories and samples made with a commercial ceramic