PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
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Tese de Doutorado 2025

Síntese de recobrimentos de proteçăo térmica e ambiental para veículos hipersônicos por plasma spray utilizando precursores híbridos de ZrSiO4+Al2O3

Autor

Homero Fonseca Santiago Maciel

Orientador

Data de Defesa

18/12/2025

Número da Tese

81063

Resumo

Em estruturas aeroespaciais operando em regime supersônico/hipersônico, materiais estruturais como superligas ŕ base de níquel, grafite, compósitos carbono/carbono (C/C) e compósitos cerâmicos de matriz de silício (CMC SiC/SiC) săo rotineiramente expostos a altos fluxos de calor, gradientes térmicos acentuados, ciclagem termo-mecânica e ambientes reativos (vapor d'água, CMAS e espécies oxidantes), condiçőes sob as quais se observam mecanismos de degradaçăo bem documentados - oxidaçăo acelerada, sinterizaçăo e fechamento/abertura de poros, transformaçăo de fases e perda de integridade superficial - que, em conjunto, impőem a necessidade de sistemas de proteçăo térmica e ambiental (T/EBCs) para estender a vida útil e a confiabilidade desses componentes. Inserida nesse contexto, este estudo explora a síntese e a caracterizaçăo de revestimentos espessos desenvolvidos a partir de precursores híbridos de alumina (fase líquida) e silicato de zircônio (fase sólida). Os revestimentos foram depositados em substratos de grafite utilizando o processo de aspersăo térmica a plasma de alta velocidade, formando recobrimentos de Al?O?, SiO?, ZrO? e ZrSiO?. As técnicas de caracterizaçăo de MEV, EDS, DRX, espectroscopia Raman, FTIR, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), foram empregadas para investigar a microestrutura, a composiçăo de fases e a estabilidade térmica dos revestimentos. Os resultados de TGA/DSC revelaram eventos térmicos críticos, incluindo a cristalizaçăo das fases espinélio e ?-Al?O?, a formaçăo de mulita e a recristalizaçăo de ZrSiO?, sugerindo a eficácia do precursor híbrido na geraçăo de fases termicamente estáveis. Após o ensaio de oxidaçăo térmica a 1400 °C em forno mufla, observou-se aumento da concentraçăo de ZrO? tetragonal e formaçăo de fases amorfas e aluminosilicatos, contribuindo para maior densificaçăo do revestimento, propriedades de auto selagem e resistęncia térmica. Esses resultados destacam o potencial dos revestimentos baseados em precursores híbridos para aplicaçőes em altas temperaturas, apontando para o desenvolvimento de uma soluçăo robusta para sistemas avançados de barreira térmica e ambiental nos setores aeroespacial e industrial.

Palavras-chave

Proteçăo térmica Materiais compósitos Desenvolvimento Engenharia de materiais