Desenvolvimento de revestimento cerâmico para proteção contra corrosão e altas temperaturas, moldado in loco: primeiros ensaios em motor foguete híbrido
Autor
Marcela Galizia Domingues
Orientador
- Orientador Jose Atilio Fritz Fidel Rocco
Área de Concentração
Química dos Materiais
Programa
Ciências e Tecnologias Espaciais
Data de Defesa
28/07/2020
Número da Tese
77273
Resumo
Pesquisas voltadas ao desenvolvimento de materiais protetivos têm se ampliado significativamente, a fim de que se encontrem soluções eficientes e economicamente viáveis para aplicação em segmentos industriais variados. Dentre estes materiais, destacam-se aqueles relacionados à proteção de substratos metálicos contra a instalação e desenvolvimento de processos corrosivos e contra temperaturas elevadas devido a enorme demanda de mercado. O presente estudo iniciou-se neste contexto, a partir de um projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P&DI), onde foi proposto o desenvolvimento de um revestimento protetivo contra processos corrosivos e que atuasse como barreira térmica em carcaças de turbinas a gás estacionárias, suportando temperaturas da ordem de 1000 °C. Foram testadas seis formulações empregando o silicato de potássio como matriz e variando-se as cargas em diferentes proporções mássicas de carbeto de silício, nitreto de boro, óxido de ferro III, dentre outras. Foi obtido um revestimento cerâmico resultante da combinação destas cargas dispersas na matriz de silicato de potássio, e que mostrou resultados satisfatórios para a aplicação proposta. Diante disto, optou-se por extrapolar a aplicabilidade do produto, derivando-o para o setor aeroespacial, mais especificamente, como proteção térmica em componentes de um motor foguete híbrido em bancada. Ensaios de queima em ponto fixo foram realizados neste motor foguete híbrido em escala laboratorial, cuja tubeira (grafite) e as arruelas (metálicas) de pré e pós combustão (câmara) receberam o revestimento com o objetivo de diminuir os desgastes sofridos devido à exposição ao escoamento dos produtos da combustão da queima do grão combustível sólido que podem desenvolver temperaturas da ordem de 2.800°C. Os resultados obtidos foram promissores, pois, além de se tratar de uma formulação de revestimento inédita, em alguns ensaios houve conservação de, aproximadamente, 30% do diâmetro nominal da garganta da tubeira, indicando, assim, a capacidade protetiva do revestimento cerâmico que atuou como sistema ablativo e anti-erosivo. De forma complementar, foram realizados, ainda, ensaios de ablação com solda de oxiacetileno, o que corroborou com os resultados dos ensaios do motor foguete. Por último, realizou-se a caracterização da decomposição térmica de amostras do revestimento cerâmico curado através de ensaios de análise térmica, empregando-se a técnica de termogravimetria, cujos dados puderam ser comparados com os da literatura dirigida, reforçando a conclusão sobre as propriedades de proteção do revestimento cerâmico.
