dc.contributor.advisor | Aguzzoli, César | |
dc.contributor.author | Rui, Gabriel | |
dc.contributor.other | Michels, Alexandre Fassini | |
dc.contributor.other | Poletto, Matheus | |
dc.contributor.other | Izola, Dawson Tadeu | |
dc.date.accessioned | 2025-02-25T18:13:56Z | |
dc.date.available | 2025-02-25T18:13:56Z | |
dc.date.issued | 2025-02-25 | |
dc.date.submitted | 2024-11-29 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/14290 | |
dc.description | 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] | pt_BR |
dc.description.abstract | The choice of materials for manufacturing nozzles used in rocket engines is a complex topic, as nozzles are subjected to high temperatures that cause plastic deformation, even disintegration of the nozzle. In this sense, this work aims to mitigate the dimensional variation in nozzles arising from plastic deformation, using coatings and substrate material that extend the useful life of the nozzles as a whole. In this sense, the solution presented in this work includes the use of the ion plating deposition process, which is an environmentally correct technique for carrying out the deposition of coatings. As coating materials, zirconia partially stabilized with 3 % mol yttria (3Y-PSZ) and boron carbide (B4C) were used, with the approximate thickness of both coatings being 500 nm. AISI 304 and Thermodur 2367 EFS were used as substrate materials. 18 nozzles were manufactured, 9 for each substrate, where 6 different configurations were made: 3 AISI 304 nozzles coated with B4C, 3 AISI 304 nozzles coated with 3Y-PSZ, 3 AISI 304 nozzles without coating, 3 Thermodur 2367 EFS nozzles coated with B4C, 3 Thermodur 2367 EFS nozzles coated with 3Y-PSZ and 3 uncoated Thermodur 2367 EFS nozzles. 54 static tests were carried out, 3 for each configuration. By carrying out the study, it was evident that the use of Thermodur 2367 EFS as a substrate material proved to be competent compared to AISI 304 since it imposed an 85.37% smaller dimensional variation, thus its use as a substrate material for manufacturing nozzles in experimental high power rocketry becomes promising. The use of coatings proved to be effective in reducing the dimensional variation on both substrates in the first test. From the second test onwards, boron carbide showed a loss in performance, on the other hand, the 3Y-PSZ coating demonstrated, from the second test onwards, superior performance to boron carbide. At the end of the third tests, on both substrates the performance is similar at a statistical level, however due to the loss of performance of boron carbide, this results in an indication that makes the use of 3Y-PSZ more promising on both substrates. In this sense, the best configuration observed in this study is Thermodur 2367 EFS as substrate and zirconia partially stabilized with 3 % mol yttria (3Y-PSZ) as coating. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES | pt_BR |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Materiais - Testes | pt_BR |
dc.subject | Resistência de materiais | pt_BR |
dc.subject | Revestimentos | pt_BR |
dc.subject | Filmes finos | pt_BR |
dc.subject | Motores de foguetes | pt_BR |
dc.subject | Materials - Testing | en |
dc.subject | Strength of materials | en |
dc.subject | Coatings | en |
dc.subject | Thin films | en |
dc.subject | Rocket engines | en |
dc.title | Estudo de revestimentos aplicados em um bocal de minifoguete a propelente sólido utilizando a técnica de ion plating | pt_BR |
dc.type | Dissertação | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | https://lattes.cnpq.br/5189907227452968 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | RUI, G. | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Mestrado Acadêmico em Engenharia e Ciência dos Materiais | pt_BR |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |