Estudo de revestimentos cerâmicos sobre substrato metálico obtido

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Foram ensaiadas amostras do substrato sem revestimento cerâmico, com revestimento cerâmico de ZrO2 + 8% em peso de Y2O3 e com revestimento cerâmico de ZrO2 + 8% em peso de Y2O3 + 6% em peso de Nb2O5 (Tabela 4.14). Amostra Diâmetro (mm) TABELA 4.14 - Características das amostras. Espessura total (mm) Espessura da camada (µm) 160 ρ teórica (g/cm 3 ) Material 1 12,7 1,579 - 8,00 SAE 304 2 12,7 1,603 60 6,06 SAE 304 com revestimento de ZrO2 + 8% em peso de Y2O3 3 12,7 1,669 55 6,02 SAE 304 com revestimento de ZrO2 + 8% em peso de Y2O3 + 6% em peso de Nb2O5. Em todas as amostras foi utilizado borrifo de grafite coloidal para otimização da absorção da energia incidida pelo laser de um lado e para uniformização da leitura do sensor infravermelho, do outro lado da amostra. A camada de grafite, cerca de 30 µm, não foi considerada nos cálculos. A Tabela 4.15 apresenta os resultados da difusividade térmica (cm 2 /s) das amostras ensaiadas e a Figura 4.53 apresenta os resultados da variação da difusividade térmica com a temperatura para as três amostras. TABELA 4.15 - Valores da difusividade térmica (cm 2 /s) obtidos para as diversas amostras (média de três medidas). Temperatura Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 ( o C) média desvio média desvio média desvio 25 0,03955 0,00040 0,03916 0,00002 0,03731 0,00017 50 0,04057 0,00019 0,03968 0,00023 0,03803 0,00008 100 0,04216 0,00006 0,04026 0,00028 0,03917 0,00010 200 0,04442 0,00033 0,04164 0,00094 0,04106 0,00005 400 0,04790 0,00075 0,04486 0,00047 0,04389 0,00025 600 0,05200 0,00027 0,04860 0,00031 0,04701 0,00013 800 0,05490 0,00026 0,05269 0,00014 0,04990 0,00012
Difusividade térmica (cm 2 /s) 0,056 0,052 0,048 0,044 0,040 0,036 substrato substrato com revest. ZrO 2 -YO 1,5 substrato com revest. ZrO 2 -YO 1,5 - NbO 2,5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Temperatura ( o C) FIGURA 4.53 - Resultados comparativos de difusividade térmica para os ensaios realizados nas três amostras. De posse dos resultados de difusividade térmica da amostra sem revestimento e revestidas, de valores das massas específicas teóricas, das capacidades térmicas do substrato (0,5 J/g.K) e das camadas e da condutividade térmica do substrato, é possível calcular a condutividade térmica dos revestimentos utilizando a Equação 3.6. Os resultados destes cálculos são apresentados na Tabela 4.16. A Figura 4.54 apresenta os resultados da variação da condutividade térmica com a temperatura para os revestimentos de zircônia dopada apenas com ítria e de zircônia co-dopada com ítria e nióbia. TABELA 4.16 - Capacidade térmica e condutividade térmica dos revestimentos. Temperatura Condutividade térmica dos ( revestimentos (W/mK) o Capacidade Condutividade C) térmica da térmica do aço zircônia SAE 304** ZrO2+8% ZrO2+8% Y2O3+ (J/g.K)* (W/m.K) Y2O3 6% Nb2O5 25 0,400 15,2 1,020 0,361 50 0,450 15,5 1,003 0,408 100 0,500 16,2 0,827 0,450 200 0,540 17,5 0,789 0,518 400 0,590 20,2 1,055 0,624 600 0,610 22,8 1,237 0,648 800 0,620 25,5 2,269 0,783 * Capacidade térmica da zircônia sinterizada dopada com ítria [81]. **Condutividade térmica do substrato [122]. 161
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