Estudo de revestimentos cerâmicos sobre substrato metálico obtido

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FIGURA 2.25 - Condutividade térmica x coeficiente de expansão térmica. FONTE: adaptada de [16]. TABELA 2.3 - Camadas de um TBC. Camada Características TBC - Tetragonal metaestável (ZrO2 com 6 a 8% em peso de - Grãos colunares Y2O3) - Crescimento com o eixo c paralelo à superfície - Baixa condutividade térmica: 1,5 a 1,9 W/mK - Relativamente alto coef. exp. térmica: αT=5~10.10 -6 K -1 - Boa resistência à erosão - Excelente resistência química - Ponto de fusão: 2730 o C - Tenacidade à fratura (a 21 o C): 15 a 18 MPa.m 1/2 TGO - Camada de óxido termicamente crescida (Al2O3) - Inibe o transporte de oxigênio - Faz a ligação química entre a cerâmica e o metal - αT=8,6.10 -6 K -1 MCrAlY - Camada intermediária ou de ligação (Ni, 31%Cr, 11%Al, 6,5%Y) - αT=11 a 13.10 -6 K -1 Substrato - Ponto de fusão: 1330 (superliga a base de Níquel, monocristalina) o C - αT=16.10 -6 K -1 - Tenacidade à fratura (a 21 o C): 35 MPa.m 1/2 FONTE: adaptada de [53, 54]. A zircônia parcialmente estabilizada com ítria é o material mais utilizado pela indústria. No entanto, apresenta uma série de deficiências que limitam o aprimoramento dos TBC. Um dos problemas é a falta de estabilidade de fase em temperaturas altas. Em 66
adição, apesar de ter uma condutividade térmica baixa, é desejável um material cerâmico com condutividade térmica ainda menor [4]. Durante a operação em serviço, o revestimento cerâmico sinteriza e sofre contração volumétrica progressivamente. A condutividade térmica aumenta, assim como a sensibilidade ao choque térmico. Portanto, são requeridos materiais que apresentem propriedades superiores às da zircônia parcialmente estabilizada com ítria. Também deve ser levado em consideração os coeficientes de dilatação térmica do revestimento cerâmico, do TGO, da camada de ligação e do substrato metálico [4]. 2.12 A Zircônia A zircônia pura, na pressão ambiente é polimórfica, apresentando uma estrutura cúbica (c) em temperaturas altas (>2370 o C), uma estrutura tetragonal (t) nas temperaturas intermediárias (1200 – 2370 o C) e simetria monoclínica (m) em temperaturas baixas (
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