Desenvolvimento e produção de compósitos de matriz cerâmica baseado em zircônia-titânia reforçado com óxido de terra-rara para revestimento do sistema de exaustão de turbina aeroespacial

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: GOMES, Natasha Lopes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco; UFPE; Brasil; Programa de Pos Graduacao em Engenharia Mecanica
• Palavras-chave em Português: Turbinas a gás; Compósitos cerâmicos; Revestimento cerâmico; Zircônia-titânia; La2O3; Gas turbines; Ceramic matrix composites; Ceramic coating; Zirconiatitania
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/17607

A indústria aeroespacial é um setor que contribui significativamente para o desenvolvimento econômico e social de alguns países. A confiabilidade e a disponibilidade de seus equipamentos são uma preocupação constante, uma vez que estes operam a temperaturas elevadas. Dentre os equipamentos que mais falham prematuramente devido à temperatura, destacam-se os bocais de exaustão das turbinas a gás, compostos por um conjunto de ligas à base de níquel ou à base de cobalto. No entanto, os fabricantes de turbinas tem demonstrado um maior interesse no uso de compósitos cerâmicos para revestimento nas seções quentes, devido sua maior capacidade de suportar altas temperaturas e exigência de menor refrigeração do ar. Mas a fragilidade intrínseca das cerâmicas é ainda um fator limitante para o uso destes materiais em estruturas mecânicas e aplicações industriais. Para reduzir fragilidade e aumentar resistência mecânica e tenacidade, normalmente as cerâmicas são reforçadas com incorporação de aditivos. Estudos vêm sendo realizados acerca da utilização da zircônia incorporada com outros óxidos, pois em comparação com outros cerâmicos, a zircônia tem propriedades mecânicas superiores, tais como alta resistência mecânica, estabilidade química e boa tenacidade à fratura. Neste trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos zircônia-titânia (ZrO2-TiO2) reforçados com um óxido de terra rara, lantânio (La2O3), variando o teor de TiO2 em 5%, 10%, 15% e 20% e o teor de La2O3 em 5%, 7% e 10%. Os compósitos foram produzidos por processo termomecânico e sinterizados à 1385°C. Posteriormente, foram caracterizados quanto à estrutura, microestrutura e propriedades mecânicas através de difração de raios X, densidade relativa, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e microdureza Vickers. A microestrutura do material sinterizado revelou uma boa homogeneidade em distribuição e tamanho de partículas, e a microdureza Vickers mostrou que o compósito com 15% de TiO2 e 10% de La2O3 obteve um melhor resultado, indicando que este possui boas propriedades físicas que apontam para uma possível aplicabilidade. No entanto, é necessário avaliar outras propriedades mecânicas a fim de garantir sua utilização como revestimento cerâmico de exaustores de turbinas a gás aeroespaciais.