Avaliação e qualificação do uso de tomografia de raios-x no acompanhamento do processamento de compósitos híbridos CRFC/SiC

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Souza, Maria Aparecida Miranda de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Compósito Híbrido CRFC/SiC; Microtomografia; Microscopia Óptica; Image analysis; CFRC/SiC; Análise de imagem; Materiais compostos; Microtomografia por raio-X; hybrid composite; X-Ray microtomography; Optical microscopy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/191565

Compósitos de carbono reforçados com fibra de carbono (CRFC) e compósitos híbridos de carbono e carbeto de silício reforçados com fibra de carbono (CRFC/SiC) são materiais de grande interesse na indústria aeroespacial devido principalmente às suas excelentes propriedades termomecânicas a altas temperaturas. O controle do processo de obtenção desses compósitos realizados por técnicas não destrutivas, tais como a tomografia de raios-X podem apresentar não somente informações relativas à massa específica e porosidade, mas também visão 3D com identificação de poros abertos e fechados e a localização precisa destes e outros defeitos na amostra. Neste estudo, um compósito de matriz híbrida CRFC/SiC, obtido por uma rota alternativa de preparação, baseada em reação de carbono-silício por impregnação direta de silício em pó disperso em resina fenólica, seguido de tratamentos térmicos consecutivos a 1000°C e 1600°C sob atmosfera inerte, teve seu processo reacional monitorado passo a passo, em seus estágios de preparação utilizando difração de raios-X. O desenvolvimento do estudo morfológico do compósito resultante foi realizado utilizando-se duas técnicas de tomografia computadorizada comparativamente à microscopia óptica, sendo esta última técnica já consolidada em trabalhos anteriores, com foco em detecção e quantificação de defeitos. Os três métodos apresentados demonstraram informações satisfatórias para a análise estrutural das etapas de obtenção do compósito CRFC/SiC. A utilização da microtomografia de raios-X, com voxel de 7,4 µm permitiu, além da detecção e quantificação dos defeitos relacionados a poros, o acompanhamento da formação das fases nas diversas etapas de tratamento térmicos, mostrando-se uma excelente técnica complementar à difração de raios-X, permitindo inclusive a visualização de Si sobrante na reação. A utilização de um tomógrafo com voxel de 125µm mostrou-se excelente para verificação de danos entre fases dos compósitos, com análises rápidas e aquisição de imagens em intervalos da ordem de um minuto. As amostras destinadas aos ensaios por tomografia não exigiram preparação dos corpos de prova, apresentando somente limitações de geometria definidas pelo volume das câmaras de ensaios dos equipamentos, além de permitir a reconstrução 3D das imagens. O compósito híbrido CRFC/SiC preparado demonstrou reação total do Si a partir de patamares de 1 hora a 1600°C, apresentando fases β-SiC e α-SiC.