Síntese e caracterização dos compósitos metal-cerâmicos: AISI 316l/smba2cu3o7-δ e al/smba2cu3o7-δ

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dc.contributor.advisor1Passos, Carlos Augusto Cardoso
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6303-3569
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2528679879816545
dc.contributor.authorNunes, Lumena Glória de Souza
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-0927-8303
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7970077225500997
dc.contributor.referee1Rossi, Jesualdo Luiz
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-8304-9939
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0763948174052925
dc.contributor.referee2Martins, Marcio Ferreira
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/000000023023222X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7325983059020104
dc.contributor.referee3Mucsi, Cristiano Stefano
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-8637-4999
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2583729137737338
dc.contributor.referee4Vieira, Estefano Aparecido
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:34Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:34Z
dc.date.issued2023-03-02
dc.description.abstractThe electrical, mechanical, and magnetic properties of superconducting ceramics have been investigated targeting technological applications. However, there are still technological challenges to be solved to enable its use on a large scale. Considering this scenario, in order to increase the mechanical properties of the bulk superconducting ceramic SmBa2Cu3O7- δ, a series of composites of stainless steel (100-x) AISI 316L + x SmBa2Cu3O7-δ and (100-x) SmBa2Cu3O7-δ + x Al were prepared by solid state reaction method. The (100-x) AISI 316L + x SmBa2Cu3O7-δ samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (MEV), hardness and magnetic susceptibility measurements. The microstructural analysis indicated the formation stainless steel with the presence of superconducting ceramics along their grain boundaries. Samples prepared without post-oxygenation, in the bulk form, presented ac magnetic susceptibility signal with superconducting transition at Tc ≈ 90K. Samples of (100-x) SmBa2Cu3O7-δ + x Al composites were also prepared by the solid-state reaction method. All samples were characterized by X-ray diffraction, magnetic susceptibility, scanning electron microscopy, relative density, and Vickers microhardness measurements. The results of microstructural analysis indicated that the addition of Al particles did not alter the crystal structure of the Sm-123 phase. Furthermore, ac magnetic susceptibility measurements of the samples revealed that the onset of the transition to the superconducting state of the composites are Tc ≈ 92K. However, the superconducting transitions of the composite samples showed a broadening as a result of the proximity and disorder effect. Energy dispersive spectrometry (EDS) analysis and elemental distribution maps of the composite samples indicated that Al nanoparticles precipitated at the grain boundaries of Sm123 ceramics. Finally, the Vickers microhardness values decreased with the addition of Al. These results demonstrate that the stainless steel and aluminum addition has improved the toughness of Sm-123 ceramic and it did not affect their superconducting properties.
dc.description.resumoCerâmicas supercondutoras de alta temperatura crítica são amplamente estudadas no meio científico, isso devido a possibilidade de sua utilização em diversas aplicações tecnológicas. Entretanto, durante sua aplicação, o supercondutor é inserido em líquidos criogênicos sob forte campo magnético e alta corrente elétrica de transporte, que podem induzir tensões eletromagnéticas e termomecânicas, bem como deformações associadas ao ciclo térmico, o que pode reduzir o desempenho da mesma. Assim, com o objetivo de melhorar as características mecânicas da cerâmica, mantendo as propriedades supercondutoras, foram produzidos uma série de compósitos (100-x) AISI 316L/x SmBa2Cu3O7-δ e (100-x) SmBa2Cu3O7-δ /x Alumínio (x= 40 e 50%, em massa), através de reação no estado sólido. A série de compósitos (100-x) AISI 316L/x SmBa2Cu3O7-δ foi caracterizada por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza e suscetibilidade magnética. A análise microestrutural indicou a formação de aço inoxidável e de cerâmica supercondutora, bem como a formação de fases espúrias, como óxido de cobre e ferro. Analisando as propriedades magnéticas das amostras produzidas, verificou-se que as mesmas apresentaram um sinal de suscetibilidade magnética ac com transição supercondutora em Tc ≈ 90 K. Através dos ensaios de dureza e utilizando modelos matemáticos experimentais, verificou-se que os compósitos apresentaram um comportamento elástico superior à cerâmica pura. Os resultados da análise microestrutural dos compósitos da série (100-x) SmBa2Cu3O7-δ /x Alumínio indicaram que a adição de partículas de Al não alterou a estrutura cristalina da fase Sm-123. Além disso, medidas de suscetibilidade magnética ac das amostras revelaram que os compósitos possuem temperatura de transição supercondutora Tc ≈ 92 K, similar à cerâmica pura. A análise por espectrometria de energia dispersiva (EDS) e os mapas de distribuição elementar das amostras indicaram que as partículas de Al precipitaram nos contornos de grão da cerâmica Sm-123. Portanto, esses resultados demonstram que a adição de alumínio melhorou a tenacidade da cerâmica Sm-123 e não afetou suas propriedades supercondutoras.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16813
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectSinterização
dc.subjectSupercondutividade
dc.subjectMaterial cerâmico
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleSíntese e caracterização dos compósitos metal-cerâmicos: AISI 316l/smba2cu3o7-δ e al/smba2cu3o7-δ
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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