Produção e estudo de comportamento mecânico de compósitos de matriz cerâmica zircônia-lantânia-titânia para revestimento do sistema de exaustão de motor do setor aeroespacial

Abstract

O setor aeroespacial, composto pelos setores de defesa, aeronáutica e espacial, é um ramo industrial que expressa considerável valor tecnológico e financeiro em seu produto final. O sistema de exaustão dos veículos aeroespaciais, especificamente o bocal de exaustão, tem sido alvo de pesquisas que visam melhorar sua eficiência e vida útil. Cerâmicas à base de zircônia têm sido utilizadas como proteção térmica, minimizando as solicitações térmicas e mecânicas no substrato. O presente trabalho tem como objetivo a produção e caracterização de compósitos cerâmicos ZrO2-La2O3-TiO2 para a aplicação como TBC,s (Barreiras Térmicas de Proteção) de turbinas a gás do setor aeroespacial. Os compósitos foram produzidos por reação em estado sólido, homogeneizados em moinho de bolas , compactados e sinterizados a 1350°C por 24 horas. Posteriormente, foram caracterizados com relação à estrutura, microestrutura e propriedades mecânicas por meio de análise de difração de raios X, análise de tamanho de partícula, microscopia eletrônica de varredura, ensaio de energia dispersiva, microdureza Vickers, ensaio de flexão, ensaio de tenacidade à fratura e compressão. Os difratogramas obtidos pela análise de difração de raios X comprovaram a formação dos compósitos. No compósito 65ZrO2-15La2O3-20TiO2, foi perceptível uma microestrutura com boa homogeneidade em relação à distribuição granulométrica e de fases. O compósito 70ZrO2-15La2O3-15TiO2 mostrou uma melhora na microestrutura a qual exibiu grãos mais compactos e que podem está atrelados ao percentual de titânia e zircônia empregados. Os resultados das análises empregadas no estudo dos compósitos, mostraram que o compósito 70ZrO2-15La2O3-15TiO2 apresenta maior potencial para o emprego como TBC,s para seções quentes de turbinas a gás do setor aeroespacial.