Desenvolvimento e produção de revestimento cerâmico baseado em ZrO2 estabilizada com MgO e incorporação de TiO2 utilizado como barreira térmica para proteção de peças de seções quentes de turbinas a gás

Abstract

Neste trabalho, foi desenvolvida, produzida e caracterizada uma cerâmica baseada em zircônia tetragonal com incorporação de titânia para uso como revestimento para barreira térmica em turbinas a gás do setor aeroespacial. Os óxidos cerâmicos foram pesados em balança analítica, nas proporções de 0, 7,5, 15 e 22,5% de titânia, adicionadas à matriz de zircônia monoclínica contendo 24% de magnésia. As formulações foram misturadas e homogeneizadas em processo a seco em moinho de bolas, 200 rpm, durante 24 horas. Os óxidos cerâmicos e as composições foram caracterizados por difração de raios-X e análise granulométrica. A morfologia dos óxidos de partida foi investigada através de microscopia eletrônica de varredura. As misturas de pós foram prensadas por compactação uniaxial a frio. Os corpos verdes foram sinterizados em forno do tipo mufla utilizando 02 ciclos térmicos distintos - patamares de queima a 1250oC ou 1350oC. As amostras sinterizadas tiveram suas fases identificadas a partir de ensaios de difração de raios-X. Para a quantificação de fases, foram utilizadas as equações de Garvie e Nicholson, modificadas por Toraya. A superfície das cerâmicas foi preparada por metalografia, utilizando lixas de carbeto de silício com granulometria de 220-1200 mesh, até apresentarem aspecto espelhado. A microestrutura de superfície e de fratura das cerâmicas foi estudada por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. Características mecânicas foram avaliadas - a dureza, através de ensaios de microdureza Vickers; comportamento sob fratura, por ensaio de flexão em três pontos e a tenacidade à fratura, pelo método da indentação. Ensaios físicos para determinação da porosidade e densidade, foram conduzidos com base no princípio de Arquimedes. Finalmente, o comportamento térmico das cerâmicas foi examinado por dilatometria e análise termogravimétrica e térmica diferencial.