Estudo de revestimentos aplicados em um bocal de minifoguete a propelente sólido utilizando a técnica de ion plating
Zusammenfassung
A escolha de materiais para fabricação de bocais utilizados em motores de foguete é um tema complexo, pois os bocais são submetidos a elevadas temperaturas que causam deformação plástica, até mesmo desintegração do bocal. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo mitigar a variação dimensional nos bocais proveniente da deformação plástica, utilizando revestimentos e material de substrato que ampliem a vida útil dos bocais como um todo. Neste sentido, a solução apresentada neste trabalho, inclui a utilização do processo de deposição por ion plating, sendo esta uma técnica ambientalmente correta para realizar a deposição dos revestimentos. Como materiais de revestimento utilizou-se a zircônia parcialmente estabilizada
com 3% em mol de ítria (3Y-PSZ) e o carbeto de boro (B4C) sendo a espessura aproximada de ambos os revestimentos de 500 nm. Como materiais de substrato foram empregados o AISI 304 e o Thermodur 2367 EFS. Foram fabricados 18 bocais, sendo 9 para cada substrato, onde foram realizadas 6 configurações distintas: 3 bocais de AISI 304 revestidos de B4C, 3 bocais de AISI 304 revestidos de 3Y-PSZ, 3 bocais de AISI 304 sem revestimento, 3 bocais de Thermodur 2367 EFS revestidos de B4C, 3 bocais de Thermodur 2367 EFS revestidos de 3Y-PSZ e 3 bocais de Thermodur 2367 EFS sem revestimento. Foram realizados 54 ensaios estáticos sendo 3 para cada configuração. Com a realização do estudo, evidenciou-se que a utilização do Thermodur 2367 EFS como material de substrato se mostrou competente frente ao AISI 304 uma vez que impôs uma variação dimensional 85,37% menor, deste modo a sua utilização como material de substrato para fabricação de bocais em minifoguetes experimentais se torna promissora. A utilização dos revestimentos se mostrou eficaz na diminuição da variação dimensional em ambos os substratos no primeiro ensaio. A partir do segundo ensaio o carbeto de boro apresentou perca no desempenho, em contrapartida o revestimento 3Y-PSZ demonstrou a partir do segundo ensaio, um desempenho superior ao carbeto de boro. Ao final dos terceiros ensaios, em ambos os substratos o desempenho é similar ao nível estatístico, porém em virtude da perda de desempenho do carbeto de boro, acarreta em um indicativo que torna a utilização da 3Y-PSZ mais promissora em ambos os substratos, neste sentido, a melhor configuração observada neste estudo é o Thermodur 2367 EFS como substrato e a zircônia parcialmente estabilizada com 3% em mol de ítria (3Y-PSZ) como revestimento. [resumo fornecido pelo autor]