Comportamento mecânico de placas de porcelanato submetidas à têmpera química para aplicação em proteção balística

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Dauber, Cássio
• Orientador(a): Alves, Annelise Kopp
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Porcelanato; Blindagem balística; Têmpera (Metalurgia); Propriedades mecânicas
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/266115

Um material para ser candidato ao uso como blindagem balística deve apresentar baixa massa específica, um desempenho adequado frente a ameaça e baixo custo. O porcelanato pode ser uma alternativa, considerando suas bem conhecidas propriedades e disponibilidade. Neste trabalho, a aplicação do porcelanato como proteção balística é investigada. Os testes foram realizados com material de referência e com amostras submetidas a têmpera química. O procedimento de têmpera química foi aplicado para melhorar as propriedades de impacto e mecânicas do material. Esse processo consiste na troca dos cátions de sódio e potássio, que foi confirmado por análise química (EDX e FRX). As propriedades mecânicas de dureza e resistência a flexão foram avaliadas. Foi utilizado o teste de profundidade de penetração (DOP) para verificar a proteção balística oferecida pelo porcelanato. No teste, um projétil é disparado contra o porcelanato apoiado em um bloco de material considerado semi-infinito. A penetração residual no material de apoio é medida e comparada com a penetração do projétil em um bloco único do material de apoio. Para o teste foi usada a munição 7,62×51 mm OTAN (Organização do Tratado do Atlântico Norte) com projétil encamisado, que é especificada pela norma NIJ (National Institute of Justice – EUA) como nível III para proteção balística. Depois da têmpera química, a concentração de potássio na superfície do material aumenta. As amostras com têmpera química apresentaram um incremento nas propriedades mecânicas e desempenho balístico quando comparado com o porcelanato não tratado. A resistência a flexão que foi de 129 ±8 MPa para o material de referência, e de até 143 ±14 MPa para o material com têmpera química, um aumento de 10%; a dureza foi de HV 8,5 ±0.9 GPa e 12,7 ±0.5 GPa, respectivamente, representando um aumento de 49 %; e o fator de eficiência balística (q2) foi de 2,47 ±0,30 e 3,96 ±0,62 respectivamente, um aumento de 60%.