Análise comparativa dos processos de obtenção das cerâmicas da alumina α, da zircônia-3YTZP e do compósito alumina α + 18,5 % zircônia-3YTZP para aplicação em satélites como blindagem para impactos com detritos espaciais

• Autor(a) principal: Daniel Alessander Nono
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/04.15.17.04

O objetivo deste trabalho foi o de identificar e estudar possíveis materiais a serem utilizados como partes cerâmicas de um sistema de proteção contra impactos. Deste modo, foi feita a estimativa da massa crítica do detrito a ser frenado. Esta massa determinou a escolha da blindagem do sistema Whipple, empregada pela NASA (\emph{National Aeronautics and Space Administration}) e ESA (\emph{European Space Agency}) para a proteção de impactos com detritos espaciais. A seleção dos materiais candidatos à serem analisados foi determina com base nos parâmetros propostos pela NASA para o projeto da blindagem Whipple. As cerâmicas de alumina $\alpha$, zircônia 3Y-TZP (\emph{Tetragonal Zirconia Polycrystals}) e do compósito cerâmico 81,5\% alumina + 18,5\% zircônia 3Y-TZP foram apontados como candidatos promissores ao uso como blindagem e, assim, investigados. Foram comparadas duas rotas de mistura distintas para a obtenção dos pós. Uma utilizando os pós como recebidos e apenas misturados em meio alcoólico e outra utilizando pós defloculados com PABA (para-aminobenzoic acid) também em meio alcoólico. O efeito do MgO na alumina também foi investigado, além dos efeitos da defloculação em separado e em conjunto dos pós precursores do compósito cerâmico. Os pós foram caracterizados quanto a morfologia por MEV (microscopia eletrônica de varredura), homogeneidade por imagens formadas por elétrons retro espalhados (backscatterd), as fases cristalinas por difratometria de raios X (DRX), além das análises de distribuição de tamanho das partículas. Os pós foram conformados por prensagem uniaxial e isostática e sinterizados em 1550 $^{°}$C. As cerâmicas foram novamente caracterizadas por MEV, imagens formadas por elétrons retroespalhados e DRX, para investigar os efeitos na microestrutura de cada estratégia de processamento empregada no trabalho. A densidade, dureza, tensão de fratura, o módulo de elasticidade, a tenacidade à fratura e a energia de fratura por unidade de área também foram determinadas. As cerâmicas obtidas a partir de pós defloculados apresentaram menores valores de desvio padrão e melhores propriedades mecânicas do que as cerâmicas obtidas dos pós como recebidos. O compósito cerâmico obtido a partir da mistura de suspensões de pós defloculados apresentou ótimas propriedades mecânicas menores dispersões nos valores destas. Estes resultados classificaram estes compósitos de alumina-zircônia como os melhores candidatos, entre os materiais estudados, para aplicação como blindagem de satélites.