%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/04.15.17.04
%2 sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/04.15.17.04.45
%T Análise comparativa dos processos de obtenção das cerâmicas da alumina α, da zircônia-3YTZP e do compósito alumina α + 18,5 % zircônia-3YTZP para aplicação em satélites como blindagem para impactos com detritos espaciais
%J Comparative analysis of the process for obtaining alumina α, zirconia-3YTZP and composite alumina α + 18.5% zirconia-3YTZP ceramics for application as satellites impact shield for space debris.
%D 2016
%8 2016-02-29
%9 Dissertação (Mestrado em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais)
%P 219
%A Nono, Daniel Alessander,
%E Melo, Francisco Cristovão Lourenço de (presidente),
%E Piorino Neto, Francisco (orientador),
%E Mineiro, Sérgio Luiz (orientador),
%E Machado, João Paulo Barros,
%E Assis, João Marcos Kruszynski de,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K satélites, blindagem, alumina, zircônia, detrito, satellite, shield, zirconia, debris.
%X O objetivo deste trabalho foi o de identificar e estudar possíveis materiais a serem utilizados como partes cerâmicas de um sistema de proteção contra impactos. Deste modo, foi feita a estimativa da massa crítica do detrito a ser frenado. Esta massa determinou a escolha da blindagem do sistema Whipple, empregada pela NASA (\emph{National Aeronautics and Space Administration}) e ESA (\emph{European Space Agency}) para a proteção de impactos com detritos espaciais. A seleção dos materiais candidatos à serem analisados foi determina com base nos parâmetros propostos pela NASA para o projeto da blindagem Whipple. As cerâmicas de alumina $\alpha$, zircônia 3Y-TZP (\emph{Tetragonal Zirconia Polycrystals}) e do compósito cerâmico 81,5\% alumina + 18,5\% zircônia 3Y-TZP foram apontados como candidatos promissores ao uso como blindagem e, assim, investigados. Foram comparadas duas rotas de mistura distintas para a obtenção dos pós. Uma utilizando os pós como recebidos e apenas misturados em meio alcoólico e outra utilizando pós defloculados com PABA (para-aminobenzoic acid) também em meio alcoólico. O efeito do MgO na alumina também foi investigado, além dos efeitos da defloculação em separado e em conjunto dos pós precursores do compósito cerâmico. Os pós foram caracterizados quanto a morfologia por MEV (microscopia eletrônica de varredura), homogeneidade por imagens formadas por elétrons retro espalhados (backscatterd), as fases cristalinas por difratometria de raios X (DRX), além das análises de distribuição de tamanho das partículas. Os pós foram conformados por prensagem uniaxial e isostática e sinterizados em 1550 $^{º}$C. As cerâmicas foram novamente caracterizadas por MEV, imagens formadas por elétrons retroespalhados e DRX, para investigar os efeitos na microestrutura de cada estratégia de processamento empregada no trabalho. A densidade, dureza, tensão de fratura, o módulo de elasticidade, a tenacidade à fratura e a energia de fratura por unidade de área também foram determinadas. As cerâmicas obtidas a partir de pós defloculados apresentaram menores valores de desvio padrão e melhores propriedades mecânicas do que as cerâmicas obtidas dos pós como recebidos. O compósito cerâmico obtido a partir da mistura de suspensões de pós defloculados apresentou ótimas propriedades mecânicas menores dispersões nos valores destas. Estes resultados classificaram estes compósitos de alumina-zircônia como os melhores candidatos, entre os materiais estudados, para aplicação como blindagem de satélites. ABSTRACT: The objective of this study was to study and identify possible materials to be used as ceramic pieces in a system of protection against impacts. Thus, a critical mass of debris to be braked was estimated. This result determined the choice of the Whipple shield system, used by NASA (National Aeronautics and Space Administration) and ESA (European Space Agency) for the protection of impacts with space debris. The selection of candidate materials to be analyzed was based in parameters proposed by NASA for the Whipple shield design. The $\alpha$ alumina ceramics, zirconia 3Y-TZP (tetragonal zirconia Polycrystals) ceramics and ceramic composite 81.5\% + 18.5\% Alumina Zirconia 3Y-TZP were identified as promising candidates for use in shielding. This materials were investigated in this work. It was compared two different routes mixture to obtain powders. One using the powders as received and mixed in an alcoholic enviroment and another was deflocculated with PABA (para-aminobenzoic acid) also in an alcoholic enviroment. Also, the effect of MgO in alumina was investigated . The effects of separeted and conjunction deflocculation in composites was studied to. The morphology characterization were done with SEM (scanning electron microscopy), the homogeneity with back scattered electrons images (backscatterd), the crystalline phases by X-ray diffraction (XRD), and the size of grains with particle size distribution analysis. The powders were uniaxially and isostatically pressed and sintered at 1550 $^{o}$C. The ceramics were characterized again by SEM and back scattered electrons images. The DRX was used to investigate the effects on the microstructure of each strategy process. The density, hardness, fracture strain, elastic modulus, fracture toughness and fracture energy per unit area were also determined. The ceramic powders obtained of separeted deflocculation process showed smaller standard deviation values and better mechanical properties than those obtained from ceramic powders as received. The ceramic composite obtained from a mixture of deflocculated powders suspensions showed better mechanical properties. These results classified these composite alumina-zirconia as the best candidate among the studied materials for use as shielding satellites.
%@language pt
%3 publicacao.pdf