Desenvolvimento e produção de compósitos de matriz cerâmica baseado em alumina-titânia reforçado com óxido de terra-rara para revestimento do sistema de exaustão de turbina aeroespacial

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: BARACHO, Larissa Tavares de Albuquerque
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/33067
Resumo: BARACHO, Larissa Tavares de Albuquerque, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: ALBUQUERQUE, Larissa Tavares de
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O uso de compósitos cerâmicos pode ser uma solução, pois estes materiais têm a capacidade de suportar altas temperaturas e exigem menor arrefecimento do ar, além da possibilidade de adquirir partes mais leves para seus equipamentos. Podendo, assim, otimizar o desempenho desses sistemas e alcançar menor consumo de combustível. Porém, a fragilidade intrínseca das cerâmicas é um fator que precisa ser melhorado para que esses materiais possam ser utilizados em estruturas mecânicas e aplicações industriais. Para melhorar este fator, reduzindo sua fragilidade e aumentando a resistência mecânica e tenacidade, as cerâmicas são incorporadas com aditivos. Estudos anteriores mostram que cerâmicas à base de alumina e incorporadas com outros óxidos, apresentam propriedades mecânicas superiores a outros materiais cerâmicos, obtendo-se propriedades como estabilidade química, resistência a altas temperaturas e tenacidade à fratura. Compósitos cerâmicos alumina-titânia (Al₂O₃-TiO₂) foram produzidos neste trabalho e incorporados com o óxido de terra rara, ítria (Y₂O₃), variando o teor de óxido de ítrio em 5%, 10% e 15%. Os compósitos foram produzidos por processo termomecânico e sinterizados à 1350°C, e caracterizados quanto à estrutura, microestrutura e propriedades mecânicas, através de difração de Raios - X, densidade relativa, análise do tamanho de partícula, análise termogravimétrica, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, e microdureza Vickers. Os resultados mostraram uma boa homogeneidade na distribuição e no tamanho de partículas. O ensaio de microdureza Vickers para os compósitos de 10% e 15% de ítria obteve resultados próximos e inferiores ao de 5% de ítria, sendo mais interessantes em termos de tenacidade à fratura. Porém, os resultados do DRX e da análise termogravimétrica para o compósito de 15% de ítria indicou que houve mudança da fase cristalina do compósito. Desta forma, os resultados para o compósito com 10% de ítria indicaram melhores propriedades do material para aplicação na indústria aeroespacial.CAPESGas turbines, which are responsible for aircraft propulsion, have exhaust nozzles formed by a set of nickel or cobalt-based alloys, and are among the most prematurely failed equipment due to the elevated temperatures in which it works. Therefore, turbine manufacturers are looking for an improvement in these hot section components. Ceramic composites can be a solution, since these materials have the capacity to withstand high temperatures and require less air cooling, besides the possibility of acquiring lighter parts for their equipment, aiming to optimize the performance of these systems and achieve lower fuel consumption. However, the intrinsic fragility of ceramics is a factor that needs to be improved so that these materials can be used in mechanical structures and industrial applications. To improve this factor, reducing its fragility and increasing the mechanical strength and toughness, the ceramics are incorporated with additives. Previous studies have shown that alumina-based ceramics incorporated with other oxides, present higher mechanical properties than other ceramic materials, obtaining properties such as chemical stability, resistance to high temperatures and fracture toughness. Alumina-titania ceramic composites (Al₂O₃-TiO₂) incorporated with rare earth oxide (Y₂O₃), varying the content of yttrium oxide by 5%, 10% and 15%, were produced in this work. The composites were produced by thermo mechanical process and sintered at 1350 °C, and characterized by structure, microstructure and mechanical properties, by X-ray diffraction, relative density, particle size analysis, thermogravimetric analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy and Vickers micro hardness. The results showed good homogeneity in distribution and particle size. The Vickers microhardness test for composites of 10% and 15% of yttria obtained results close to and inferior to 5% of yttria, being more interesting in terms of fracture toughness. However, the results of the XRD and the thermogravimetric analysis for the composite of 15% of yttria, indicated that there was a change in the crystalline phase of the composite. Thus, the results for the composite with 10% of yttria indicated better properties of the material for application in the aerospace industry.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia MecanicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia MecânicaTurbinas a gásCompósitos cerâmicosRevestimento cerâmicoAlumina-titâniaDesenvolvimento e produção de compósitos de matriz cerâmica baseado em alumina-titânia reforçado com óxido de terra-rara para revestimento do sistema de exaustão de turbina aeroespacialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Larissa Tavares de Albuquerque Baracho.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Larissa Tavares de Albuquerque Baracho.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1296https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/33067/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Larissa%20Tavares%20de%20Albuquerque%20Baracho.pdf.jpg4a8b308cc5942f566baf0c2630beb31aMD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Larissa Tavares de Albuquerque Baracho.pdfDISSERTAÇÃO Larissa Tavares de Albuquerque Baracho.pdfapplication/pdf2720742https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/33067/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Larissa%20Tavares%20de%20Albuquerque%20Baracho.pdfa2be83a215e7b40cd89e27f9f7d72302MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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