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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