Obtenção e caracterização do compósito de carbeto de silício com fibras ocas de carbeto de silício

• Ano de defesa: 2009
• Autor(a) principal: Luiz Eduardo de Carvalho
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Materiais compósitos; Carbureto de silício; Fibras reforçadas; Revestimento de conversão (processo); Tratamento de superfícies; Proteção térmica; Ensaios de materiais; Engenharia de materiais; Engenharia química
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3057

O compósito SiC/SiC formado por uma matriz de carbeto de silicio (SiC) reforçada com fibras de SiC, é um material de grande interesse para a área aeroespacial e para aplicações em altas temperaturas, por exibir excelente resistência ao choque térmico, baixo peso, boa resistência ao desgaste e ao impacto, alta dureza específica e relativa inércia química, que é mantida também em ambientes oxidantes. A resistência à oxidação e alta emissividade de calor colocam o compósito SiC/SiC como um material potencial para o uso como blindagem térmica de veículos de reentrada atmosférica. A condutividade térmica do SiC/SiC medida na temperatura ambiente indica uma condução superior no plano longitudinal às fibras em relação ao plano perpendicular. Essa característica é importante para a distribuição do calor na superfície aquecida durante a reentrada, evitando-se os danos localizados em regiões superaquecidas. No presente trabalho foi realizada a conversão de um compósito com fibras de poliacrilonitria (PAN) estabilizadas com gradiente radial e matriz fenólica, em um compósito com fibras ocas de carbeto de silício/carbeto de silício (SiCfibra oca/SiC). As fibras de PAN utilizadas no compósito precursor foram modificadas por meio do controle da etapa de estabilização oxidativa, variando-se os parâmetros do processo convencional como tempo e temperatura de tratamento térmico, de maneira a promover uma estabilização parcial da fibra, ou seja, com um gradiente de concentração de oxigênio decrescente no sentido da superfície para o interior da fibra. O gradiente de oxigênio com maior concentração na superfície da fibra estabiliza a superfície tornando esta região infusível enquanto o interior (núcleo) ainda é fusível. Este processo é essencial para a formação das fibras ocas de carbeto de silício. A conversão do compósito foi realizada pela reação, em altas temperaturas, do carbono do compósito precursor com um gás de SiO gerado a partir da reação entre os componentes da mistura cementante, 60% SiC + 30% Si + 10% Al2O3, aquecida na temperatura de 1400C à 1700C. Tanto a matriz quanto as fibras ocas obtidas após a conversão são constituídas de -SiC com alta pureza química. O resultado deste trabalho é a obtenção compósito SiCfibra oca/SiC que apresenta microtubos cerâmicos de aproximadamente 6 m de diâmetro externo e 4 m de diâmetro interno. O compósito possui densidade de 1,04 g.cm-3, difusividade térmica de 4,09x10-7m2.s-1 e condutividade térmica de 0,29 W.m-1.K-1.