Sinterização de aço inoxidável reforçado com partículas nanométricas dispersas de carbeto de nióbio - NbC

Metal powder sintering appears to be promising option to achieve new physical and mechanical properties combining raw material with new processing improvements. It interest over many years and continue to gain wide industrial application. Stainless steel is a widely accepted material because high corrosion resistance. However stainless steels have poor sinterability and poor wear resistance due to their low hardness. Metal matrix composite (MMC) combining soft metallic matrix reinforced with carbides or oxides has attracted considerable attention for researchers to improve density and hardness in the bulk material. This thesis focuses on processing 316L stainless steel by addition of 3% wt niobium carbide to control grain growth and improve densification and hardness. The starting powder were water atomized stainless steel manufactured for Höganäs (D 50 = 95.0 μm) and NbC produced in the UFRN and supplied by Aesar Alpha Johnson Matthey Company with medium crystallite size 16.39 nm and 80.35 nm respectively. Samples with addition up to 3% of each NbC were mixed and mechanically milled by 3 routes. The route1 (R1) milled in planetary by 2 hours. The routes 2 (R2) and 3 (R3) milled in a conventional mill by 24 and 48 hours. Each milled samples and pure sample were cold compacted uniaxially in a cylindrical steel die (Ø 5 .0 mm) at 700 MPa, carried out in a vacuum furnace, heated at 1290°C, heating rate 20°C stand by 30 and 60 minutes. The samples containing NbC present higher densities and hardness than those without reinforcement. The results show that nanosized NbC particles precipitate on grain boundary. Thus, promote densification eliminating pores, control grain growth and increase the hardness values

Partículas nanométricas de ferritas de ítrio

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização dielétrica de partículas nanométricas e nanoestruturadas de óxido de niobato da família tetragonal tungstênio bronze com estequiometria K'Sr IND. 2' N'b IND. 5' 'O IND. 15'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Partículas nanométricas de magnetita

Pós-graduação em Química - IQ

Sinterização de aço inoxidável reforçado com partículas nanométricas dispersas de carbeto de nióbio - NbC

Metal powder sintering appears to be promising option to achieve new physical and mechanical properties combining raw material with new processing improvements. It interest over many years and continue to gain wide industrial application. Stainless steel is a widely accepted material because high corrosion resistance. However stainless steels have poor sinterability and poor wear resistance due to their low hardness. Metal matrix composite (MMC) combining soft metallic matrix reinforced with carbides or oxides has attracted considerable attention for researchers to improve density and hardness in the bulk material. This thesis focuses on processing 316L stainless steel by addition of 3% wt niobium carbide to control grain growth and improve densification and hardness. The starting powder were water atomized stainless steel manufactured for Höganäs (D 50 = 95.0 μm) and NbC produced in the UFRN and supplied by Aesar Alpha Johnson Matthey Company with medium crystallite size 16.39 nm and 80.35 nm respectively. Samples with addition up to 3% of each NbC were mixed and mechanically milled by 3 routes. The route1 (R1) milled in planetary by 2 hours. The routes 2 (R2) and 3 (R3) milled in a conventional mill by 24 and 48 hours. Each milled samples and pure sample were cold compacted uniaxially in a cylindrical steel die (Ø 5 .0 mm) at 700 MPa, carried out in a vacuum furnace, heated at 1290°C, heating rate 20°C stand by 30 and 60 minutes. The samples containing NbC present higher densities and hardness than those without reinforcement. The results show that nanosized NbC particles precipitate on grain boundary. Thus, promote densification eliminating pores, control grain growth and increase the hardness values

Síntese e caracterização de cerâmicas nanométricas para produção de gás de síntese

In this work, ceramic powders belonging to the system Nd2-xSrxNiO4 (x = 0, 0.4, 0.8, 1.2 and 1.6) were synthesized for their use as catalysts to syngas production partial. It was used a synthesis route, relatively new, which makes use of gelatin as organic precursor. The powders were analyzed at several temperatures in order to obtain the perovskite phase and characterized by several techniques such as thermal analysis, X-rays diffraction, Rietveld refinement method, specific surface area, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy of X-rays and temperature programmed reduction. The results obtained using these techniques confirmed the feasibility of the synthesis method employed to obtain nanosized particles. The powders were tested in differential catalytic conditions for dry reforming of methane (DRM) and partial oxidation of methane (POM), then, some systems were chosen for catalytic integrals test for (POM) indicating that the system Nd2-xSrxNiO4 for x = 0, 0.4 and 1.2 calcined at 900 °C exhibit catalytic activity on the investigated experimental conditions in this work without showing signs of deactivation

Determinación de la distribución de tamaño y número de partículas provenientes de motores diesel operando en trafico real con equipos embarcados

El presente trabajo se propone determinar la distribución de tamaño y número de partículas nanométricas provenientes de motores diésel con equipos embarcados en tráfico extraurbano. Para ello, se utilizaron equipos de medición de última generación en condiciones promedio de conducción en tráfico extraurbano por más de 800 km a lo largo del trayecto Madrid-Badajoz-Madrid mediante un vehículo característico del parque automotor español y se implementaron métodos novedosos y pioneros en el registro de este tipo de emisiones. Todo ello abre el camino para líneas de investigación y desarrollo que contribuirán a entender, dimensionar y cualificar el comportamiento de las partículas, así como su impacto en la calidad de vida de la población. El estudio hace dos grandes aportes al campo. Primero, permite registrar las emisiones en condiciones transitorias propias del tráfico real. Segundo, permite mantener controladas las condiciones de medición y evita la formación aleatoria de partículas provenientes de material volátil, gracias al sistema de adecuación de la muestra de gases de escape incorporado. Como resultado, se obtuvo una muestra abundante y confiable que permitió construir modelos matemáticos para calcular la emisión de partículas nanométricas, ultrafinas, finas y totales sobre las bases volumétrica, espacial y temporal en función de la pendiente del perfil orográfico de la carretera, siempre y cuando esté dentro del intervalo ±5.0%. Estos modelos de cálculo de emisiones reducen tanto los costos de experimentación como la complejidad de los equipos necesarios, y fundamentaron el desarrollo de la primera versión de una aplicación informática que calcula las partículas emitidas por un motor diésel en condiciones de tráfico extraurbano ("Partículas Emitidas por Motores Diésel, PEMDI). ABSTRACT The purpose of this research is to determine the distribution of size and number of nanometric particles that come from diesel engines by means of on-board equipment in extra-urban traffic. In order to do this, cutting-edge measuring equipment was used under average driving conditions in extra-urban traffic for more than 800 km along the Madrid-Badajoz-Madrid route using a typical vehicle from Spain's automotive population and innovative, groundbreaking registering methods for this type of emissions were used. All this paves the way for lines of research and development which should help understand, measure and characterize the behavior of such particles, as well as their impact in the quality of life of the general population. The study makes two important contributions to the field. First, it makes it possible to register emissions under transient conditions, which are characteristic to real traffic. Secondly, it provides a means to keep the measuring conditions under control and prevents the random formation of particles of volatile origin through the built-in adjustment system of the exhaust gas sample. As a result, an abundant and reliable sample was gathered, which enabled the building of mathematical models to estimate the emission of nanometric, ultrafine, fine and total particles on volumetric, spatial and temporal bases as a function of the orographic outline of the road within a ±5.0% range. These emission estimating models lower both the experimentation costs and the required equipment's complexity, and they provided the basis for the development of a first software application version that estimates the particles emitted from diesel engines under extra-urban traffic conditions (Partículas Emitidas por Motores Diésel, PEMDI).

Síntese e caracterização de cerâmicas nanométricas para produção de gás de síntese

In this work, ceramic powders belonging to the system Nd2-xSrxNiO4 (x = 0, 0.4, 0.8, 1.2 and 1.6) were synthesized for their use as catalysts to syngas production partial. It was used a synthesis route, relatively new, which makes use of gelatin as organic precursor. The powders were analyzed at several temperatures in order to obtain the perovskite phase and characterized by several techniques such as thermal analysis, X-rays diffraction, Rietveld refinement method, specific surface area, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy of X-rays and temperature programmed reduction. The results obtained using these techniques confirmed the feasibility of the synthesis method employed to obtain nanosized particles. The powders were tested in differential catalytic conditions for dry reforming of methane (DRM) and partial oxidation of methane (POM), then, some systems were chosen for catalytic integrals test for (POM) indicating that the system Nd2-xSrxNiO4 for x = 0, 0.4 and 1.2 calcined at 900 °C exhibit catalytic activity on the investigated experimental conditions in this work without showing signs of deactivation

NANOPARTICLE REINFORCEMENT OF FERROUS ALLOYS: WETTABILITY AND MECHANICAL PROPERTIES

El refuerzo de matrices férricascon una fina dispersión de partículas nanométricas permite mejorar la dureza, resistencia mecánica e incluso permitiría mejorar la tenacidad del material al afinar el tamaño de grano.

Avaliação das fendas marginais em restaurações de resina composta com variação de alguns determinanates clínicos

O objetivo deste estudo foi comparar, por meio de mensuração das fendas na interface dentina - restauração de resina composta com utilização de algumas variáveis: fotoativação com lâmpada halógena e com LED; utilização de resina microhíbrida com partículas nanométricas Filtek Z350 ou sem estas partículas Filtek Z250; variação do sistema adesivo (Adper Single Bond 2 ou Adper Scotchbond Multi Purpose); variação da temperatura da resina composta; uso de dessensibilizante dentinário ou não; remoção do colágeno da dentina ou não e variação da intensidade de luz na fotoativação. Foram utilizados 70 molares humanos recém-extraídos, com cavidades circulares na dentina superficial de cada face proximal, foram divididos em 10 amostras para cada variável citada acima. Os dentes foram devidamente restaurados, seguindo as instruções dos fabricantes, para todos os grupos e mantidos em estufa bacteriológica por um período de 7 dias, após este período, foram polidos e as réplicas de resina epoxídica foram confeccionadas a partir de uma moldagem com silicone por adição, as mesmas foram levadas ao MEV, para a análise. As fendas foram mensuradas com o auxílio do software UTHSCSA Image tool e os dados foram submetidos à análise estatística pelo teste t de Student para a obtenção dos resultados. Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que: os menores valores de fendas marginais foram obtidos quando da utilização de luz halógena (t=3,246 e p= 0,02) e com variação da intensidade desta luz (t= - 8,808 e p= 0,00). Os menores valores relativos de fendas, mas sem diferença estatística significante, foram encontrados, também, quando a resina Filtek Z350 foi comparada com a resina Filtek Z250 (t=-0,426 e p= 0,672) e quando o adesivo Adper Scotchbond Multi Purpose foi comparado com o Sistema Adper Single Bond 2 (t= 0,883 e p= 0,382). Os maiores valores de fendas marginais foram obtidos com a resina Filtek Z350 préaquecida a 60oC (t= -3,961 e p=0,000); com o uso de dessensibilizante dentinário (t=-3,062 e p=0,004) e com a remoção do colágeno pelo hipoclorito de sódio (t= -8,808 e p= 0,000).

Synthesis and functionalization of hydroxyapatite nanoparticles

Graças aos desenvolvimentos na área da síntese de nanomaterais e às potentes técnicas de caracterização à nanoescala conseguimos hoje visualizar uma nanopartícula (NP) como um dispositivo de elevado potencial terapêutico. A melhoria da sua efectividade terapêutica requer no entanto o aprofundamento e sistematização de conhecimentos, ainda muito incipientes, sobre toxicidade, selectividade, efeitos colaterais e sua dependência das próprias características físico-químicas da NP em análise. O presente trabalho, elegendo como alvo de estudo uma substância considerada biocompatível e não tóxica, a hidroxiapatite (Hap), pretende dar um contributo para esta área do conhecimento. Definiram-se como metas orientadoras deste trabalho (i) estudar a síntese de nanoparticulas de Hap (Hap NP), e a modificação das características físico-químicas e morfológicas das mesmas através da manipulação das condições de síntese; (ii) estudar a funcionalização das Hap NP com nanoestruturas de ouro e com ácido fólico, para lhes conferir capacidades acrescidas de imagiologia e terapêuticas, particularmente interessantes em aplicações como o tratamento do cancro (iii) estudar a resposta celular a materiais nanométricos, com propriedades físico-químicas diversificadas. No que se refere à síntese de Hap NP, comparam-se dois métodos de síntese química distintos, a precipitação química a temperatura fisiológica (WCS) e a síntese hidrotérmica (HS), em meios aditivados com ião citrato. A síntese WCS originou partículas de tamanho nanométrico, com uma morfologia de agulha, pouco cristalinas e elevada área superficial especifica. A síntese HS à temperatura de 180ºC permitiu obter partículas de dimensões também nanométricas mas com área específica inferior, com morfologia de bastonete prismático com secção recta hexagonal e elevada cristalinidade. Com o objectivo de aprofundar o papel de algumas variáveis experimentais na definição das características finais das partículas de hidroxiapatite, designadamente o papel do ião citrato (Cit), variou-se a razão molar [Cit/Ca] da solução reagente e o tempo de síntese. Demonstrou-se que o ião citrato e outras espécies químicas resultantes da sua decomposição nas condições térmicas (180ºC) de síntese tem um papel preponderante na velocidade de nucleação e de crescimento dessas mesmas partículas e por conseguinte nas características físico-químicas das mesmas. Elevadas razões [Cit/Ca] originam partículas de dimensão micrométrica cuja morfologia é discutida no contexto do crescimento com agregação. Com o objectivo de avaliar a citotoxicidade in vitro das nanopartículas sintetizadas procedeu-se à esterilização das mesmas. O método de esterilização escolhido foi a autoclavagem a 121º C. Avaliou-se o impacto do processo de esterilização nas características das partículas, verificando-se contrariamente às partículas WCS, que as partículas HS não sofrem alterações significativas de morfologia, o que se coaduna com as condições de síntese das mesmas, que são mais severas do que as de esterilização. As partículas WCS sofrem processos de dissolução e recristalização que se reflectem em alterações significativas de morfologia. Este estudo demonstrou que a etapa de esterilização de nanopartículas para aplicações biomédicas, por autoclavagem, pode alterar substancialmente as propriedades das mesmas, sendo pois criticamente importante caracterizar os materiais após esterilização. Os estudos citotoxicológicos para dois tipos de partículas esterilizadas (HSster e WCSster) revelaram que ambas apresentam baixa toxicidade e possuem potencial para a modelação do comportamento de células osteoblásticas. Tendo em vista a funcionalização da superfície das Hap NP para multifunções de diagnóstico e terapia exploraram-se condições experimentais que viabilizassem o acoplamento de nanopartículas de ouro à superfície das nanopartículas de Hidroxiapatite (Hap-AuNP). Tirando partido da presença de grupos carboxílicos adsorvidos na superfície das nanopartículas de Hap foi possível precipitar partículas nanométricas de ouro (1,5 a 2,5 nm) na superfície das mesmas adaptando o método descrito por Turkevich. No presente trabalho as nanopartículas de Hap funcionaram assim como um template redutor do ouro iónico de solução, propiciando localmente, na superfície das próprias nanopartículas de Hap, a sua redução a ouro metálico. A nucleação do ouro é assim contextualizada pelo papel redutor das espécies químicas adsorvidas, designadamente os grupos carboxílicos derivados de grupos citratos que presidiram à síntese das próprias nanopartículas de Hap. Estudou-se também a funcionalização das Hap NP com ácido fólico (FA), uma molécula biologicamente interessante por ser de fácil reconhecimento pelos receptores existentes em células cancerígenas. Os resultados confirmaram a ligação do ácido fólico à superfície das diferentes partículas produzidas HS e Hap-AuNPs. Graças às propriedades ópticas do ouro nanométrico (efeito plasmão) avaliadas por espectroscopia vis-UV e às potencialidades de hipertermia local por conversão fototérmica, as nanoestruturas Hap-AuNPs produzidas apresentam-se com elevado interesse enquanto nanodispositivos capazes de integrar funções de quimio e terapia térmica do cancro e imagiologia. O estudo da resposta celular aos diversos materiais sintetizados no presente trabalho foi alvo de análise na tentativa de se caracterizar a toxicidade dos mesmos bem como avaliar o seu desempenho em aplicações terapêuticas. Demonstrou-se que as Hap NP não afectam a proliferação das células para concentrações até 500 g/ml, observando-se um aumento na expressão genética da BMP-2 e da fosfatase alcalina. Verificou-se também que as Hap NP são susceptíveis de internalização por células osteoblásticas MG63, apresentando uma velocidade de dissolução intracelular relativamente reduzida. A resposta celular às Hap-AuNP confirmou a não citotoxicidade destas partículas e revelou que a presença do ouro na superfície das Hap NP aumenta a taxa proliferação celular, bem como a expressão de parâmetros osteogénicos. No seu conjunto os resultados sugerem que os vários tipos de partículas sintetizadas no presente estudo apresentam também comportamentos interessantes para aplicações em engenharia de tecido ósseo.

Estudo da sinterização do aço inox 316L reforçado com 3% Carbeto de Tântalo - TaC

The present work shows a contribution to the studies of development and solid sinterization of a metallic matrix composite MMC that has as starter materials 316L stainless steel atomized with water, and two different Tantalum Carbide TaC powders, with averages crystallite sizes of 13.78 nm and 40.66 nm. Aiming the metallic matrix s density and hardness increase was added different nanometric sizes of TaC by dispersion. The 316L stainless steel is an alloy largely used because it s high resistance to corrosion property. Although, its application is limited by the low wear resistance, consequence of its low hardness. Besides this, it shows low sinterability and it cannot be hardened by thermal treatments traditional methods because of the austenitic structure, face centered cubic, stabilized mainly in nickel presence. Steel samples added with TaC 3% wt (each sample with different type of carbide), following a mechanical milling route using conventional mill for 24 hours. Each one of the resulted samples, as well as the pure steel sample, were compacted at 700 MPa, room temperature, without any addictive, uniaxial tension, using a 5 mm diameter cylindrical mold, and quantity calculated to obtain compacted final average height of 5 mm. Subsequently, were sintered in vacuum atmosphere, temperature of 1290ºC, heating rate of 20ºC/min, using different soaking times of 30 and 60 min and cooled at room temperature. The sintered samples were submitted to density and micro-hardness analysis. The TaC reforced samples showed higher density values and an expressive hardness increase. The complementary analysis in optical microscope, scanning electronic microscope and X ray diffractometer, showed that the TaC, processed form, contributed with the hardness increase, by densification, itself hardness and grains growth control at the metallic matrix, segregating itself to the grain boarders

Revestimentos a base de Ta/Al2O3 produzidos por aspersão térmica sobre substrato metálico

Metal substrates were coated by thermal spraying plasma torch, they were positioned at a distance of 4 and 5 cm from the nozzle exit of the plasma jet. The starting materials were used for deposition of tantalum oxide powder and aluminium. These two materials were mixed and ground into high-energy mill, then immersed in the torch for the production of alumina coating infused with particles of tantalum with nano and micrometric size. The spraying equipment used is a plasma torch arc not transferred, which operating in the range of 250 A and 80 V, was able to produce enough heat to ignite aluminothermic between Ta2O5 and aluminum. Upon reaching the plasma jet, the mixing powders react with the heat of the blaze, which provides sufficient energy for melting aluminum particles. This energy is transferred through mechanisms of self-propagating to the oxide, beginning a reduction reaction, which then hits on the surface of the substrate and forms a coating on which a composite is formed by a junction metal - ceramic (Ta +Al2O3). The phases and quantification of each were obtained respectively by X-ray diffraction and the Rietveld method. Morphology by scanning electron microscopy and chemical analysis by energy dispersive spectroscopy EDS. It was also performed measurements of the substrate roughness, Vickers microhardness measurements in sprays and determination of the electron temperature of the plasma jet by optical emission spectroscopy EEO. The results confirmed the expectation generated around the end product of spraying the mixture Ta2O5 + Al, both in the formation of nano-sized particles and in their final form. The electron excitation temperature was consistent with the purpose of work, in addition, the thermodynamic temperature was efficient for the reduction process of Ta2O5. The electron excitation temperature showed values of 3000, 4500 and 8000 K for flows10, 20 and 30 l / min respectively, these values were taken at the nozzle exit of the plasma jet. The thermodynamic temperature around 1200 ° C, was effective in the reduction process of Ta2O5

Desenvolvimento e caracterização de um compósito matriz metálica (CMM): aço EUROFER97 reforçado com Carbeto de Tântalo - TaC

Steel is an alloy EUROFER promising for use in nuclear reactors, or in applications where the material is subjected to temperatures up to 550 ° C due to their lower creep resistance under. One way to increase this property, so that the steel work at higher temperatures it is necessary to prevent sliding of its grain boundaries. Factors that influence this slip contours are the morphology of the grains, the angle and speed of the grain boundaries. This speed can be decreased in the presence of a dispersed phase in the material, provided it is fine and homogeneously distributed. In this context, this paper presents the development of a new material metal matrix composite (MMC) which has as starting materials as stainless steel EUROFER 97, and two different kinds of tantalum carbide - TaC, one with average crystallite sizes 13.78 nm synthesized in UFRN and another with 40.66 nm supplied by Aldrich. In order to improve the mechanical properties of metal matrix was added by powder metallurgy, nano-sized particles of the two types of TaC. This paper discusses the effect of dispersion of carbides in the microstructure of sintered parts. Pure steel powders with the addition of 3% TaC UFRN and 3% TaC commercial respectively, were ground in grinding times following: a) 5 hours in the planetary mill for all post b) 8 hours of grinding in the mill Planetary only for steel TaC powders of commercial and c) 24 hours in the conventional ball mill mixing the pure steel milled for 5 hours in the planetary mill with 3% TaC commercial. Each of the resulting particulate samples were cold compacted under a uniaxial pressure of 600MPa, on a cylindrical matrix of 5 mm diameter. Subsequently, the compressed were sintered in a vacuum furnace at temperatures of 1150 to 1250 ° C with an increment of 20 ° C and 10 ° C per minute and maintained at these isotherms for 30, 60 and 120 minutes and cooled to room temperature. The distribution, size and dispersion of steel and composite particles were determined by x-ray diffraction, scanning electron microscopy followed by chemical analysis (EDS). The structures of the sintered bodies were observed by optical microscopy and scanning electron accompanied by EDS beyond the x-ray diffraction. Initial studies sintering the obtained steel EUROFER 97 a positive reply in relation to improvement of the mechanical properties independent of the processing, because it is obtained with sintered microhardness values close to and even greater than 100% of the value obtained for the HV 333.2 pure steel as received in the form of a bar