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Esquema de preparação de polimento para amostras de revestimento cerâmico à base de nióbio

A preparação de revestimentos cerâmicos resistentes à oxidação em alta temperatura em substratos de nióbio e ligas de nióbio é uma tecnologia de superfície chave para estender sua excelente resistência a altas temperaturas para aplicações em ambientes contendo oxigênio. Os principais desafios neste campo residem na resolução do enorme estresse térmico causado pela incompatibilidade nos coeficientes de expansão térmica entre metais e cerâmicas, bem como em garantir a compatibilidade química interfacial para evitar rachaduras e fragmentação do revestimento durante o ciclo térmico.

Para obter uma proteção confiável, deve ser adotado um sistema de gradiente projetado com precisão de “substrato de nióbio - camada de transição funcional - camada superior de cerâmica”. A tecnologia principal envolve a formação in situ de uma camada intermediária contínua de silicieto (por exemplo, NbSi₂) no substrato por meio de processos como a siliconização. Esta 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 o estresse térmico enquanto atua como uma barreira de difusão para inibir a penetração de oxigênio. No topo desta camada intermediária otimizada, cerâmicas funcionais com baixa difusividade de oxigênio e excelente estabilidade térmica (como mulita) são depositadas como barreira final. Este abrangente sistema de proteção sinérgica permitiu com sucesso que componentes de liga de nióbio fossem usados ​​em campos de ponta sujeitos a temperaturas extremamente altas e choques térmicos, incluindo bicos de motores de foguetes e pás avançadas de turbinas a gás.

Abaixo está o esquema de preparação de amostra para esta aplicação. O principal desafio reside no polimento de revestimentos cerâmicos propensos a fissuras e lascas:

1️⃣ Desbaste: Lixa de carbureto de silício P2500 com cera de baixa temperatura aplicada na superfície;

2️⃣ Desbaste fino: Lixa de carbureto de silício P4000 com cera de baixa temperatura aplicada na superfície;

3️⃣ Polimento bruto: Pano de polimento ET-JP óxido de alumínio de 3μm;

4️⃣ Polimento fino: pano de polimento ZN-JP sílica 50nm.

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