A preparação de revestimentos cerâmicos resistentes à oxidação em altas temperaturas sobre substratos de nióbio e ligas de nióbio é uma tecnologia de superfície fundamental para ampliar sua excelente resistência a altas temperaturas, permitindo aplicações em ambientes com oxigênio. Os principais desafios nessa área residem na resolução da enorme tensão térmica causada pela diferença nos coeficientes de expansão térmica entre metais e cerâmicas, bem como na garantia da compatibilidade química interfacial para evitar fissuras e descamação do revestimento durante os ciclos térmicos.
Para obter uma proteção confiável, é necessário adotar um sistema de gradiente precisamente projetado, composto por “substrato de nióbio – camada de transição funcional – camada superior de cerâmica”. A tecnologia-chave envolve a formação in situ de uma camada intermediária contínua de silicieto (por exemplo, NbSi₂) sobre o substrato por meio de processos como a siliconização. Essa camada intermediária não apenas forma uma forte ligação metalúrgica com o substrato, mas também possui um coeficiente de expansão térmica intermediário entre os dois materiais, aliviando efetivamente a tensão térmica e atuando como uma barreira de difusão para inibir a penetração de oxigênio. Sobre essa camada intermediária otimizada, cerâmicas funcionais com baixa difusividade de oxigênio e excelente estabilidade térmica (como a mulita) são depositadas como barreira final. Esse sistema de proteção sinérgico abrangente possibilitou o uso bem-sucedido de componentes de liga de nióbio em aplicações de ponta sujeitas a temperaturas extremamente altas e choques térmicos, incluindo bocais de motores de foguete e pás de turbinas a gás avançadas.
A seguir, apresentamos o esquema de preparação da amostra para esta aplicação. O principal desafio reside no polimento de revestimentos cerâmicos propensos a fissuras e descamação:
1️⃣ Desbaste: lixa de carbeto de silício P2500 com cera de baixa temperatura aplicada na superfície;
2️⃣ Desbaste fino: lixa de carbeto de silício P4000 com cera de baixa temperatura aplicada na superfície;
3️⃣ Polimento grosseiro: pano de polimento ET-JP + óxido de alumínio de 3 μm;
4️⃣ Polimento fino: pano de polimento ZN-JP + sílica de 50 nm.
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