p Certas seções de motores de turbina a gás, que são amplamente usados ​​em aeronaves, atingem regularmente temperaturas acima de 1, 200 ° C. Desnecessário dizer, quaisquer materiais usados ​​em tais ambientes hostis devem ser duráveis ​​e à altura da tarefa. Compósitos de matriz cerâmica feitos de carboneto de silício (SiC) recentemente ganharam interesse como candidatos promissores para motores de turbina a gás. Contudo, esses materiais requerem uma camada de revestimento resistente ao calor para evitar a oxidação do SiC e a subsequente evaporação do SiO ₂ , que é um processo que leva a uma diminuição no volume do material e, Portanto, defeitos estruturais, como grandes rachaduras ou descamação da camada superior. p Infelizmente, camadas de revestimento existentes não podem prevenir totalmente esta oxidação em SiO ₂ porque o oxigênio pode permear através de rachaduras microscópicas nessas camadas ou por difusão simples.

p Abordar esta questão, alguns cientistas se concentraram no uso de siliceto de itérbio (Yb-Si) como material de revestimento porque o Yb-Si pode atingir altos pontos de fusão e seus óxidos são principalmente Yb-silicatos, que permanecem unidos como uma camada de óxido e não evaporam facilmente. Contudo, não se sabe muito sobre os fenômenos fundamentais que ocorrem nesses materiais em altas temperaturas em ambientes de ar ou de vapor d'água.

p Em um estudo recente publicado em Intermetálicos , uma equipe de cientistas, incluindo o Professor Associado Júnior Ryo Inoue, Professor Assistente Yutaro Arai e Professor Yasuo Kogo da Universidade de Ciência de Tóquio, e o pesquisador sênior Takuya Aoki da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) - começou a entender os mecanismos de oxidação em Yb-Si. Eles conduziram uma variedade de experimentos para obter informações sobre o comportamento de oxidação (e degradação) de diferentes revestimentos Yb-Si em altas temperaturas sob três tipos de atmosfera:ar, vapor de água, e uma mistura de ambos.

p Por meio da análise de difração de raios-X, espectroscopia dispersiva de energia, e microscopia eletrônica de varredura, os cientistas foram capazes de visualizar e quantificar com precisão a morfologia e composição das amostras de Yb-Si antes e depois dos testes de exposição ao calor. Uma das principais descobertas foi que a razão Yb para Si foi um jogador importante na definição do comportamento de oxidação do material; Yb ₅ Si3 oxidou mais do que Yb ₃ Si ₅ devido à oxidação preferencial de Yb em silicida. Além disso, a quantidade de óxido diminuiu consideravelmente em atmosferas mais ricas em vapor de água.

p Mais importante, os pesquisadores exploraram os mecanismos pelos quais o conteúdo de itérbio pode afetar a formação de SiO ₂ . "Após a exposição ao calor de ambos os silicidas no vapor, encontramos SiO ₂ em Yb ₅ Si ₃ , enquanto o Si na verdade ainda estava presente em Yb ₃ Si ₅ , "comenta a Dra. Inoue, quem conduziu o estudo. "Nossas análises indicam que o SiO ₂ o crescimento é suprimido em Yb ₃ Si ₅ porque SiO ₂ participa, e é o fator limitante de, reações que formam Yb-silicatos, ", acrescenta. Embora as reações intermediárias exatas que levam à formação dos vários Yb-silicatos não sejam completamente compreendidas ainda, a equipe apresentou duas vias de reação altamente possíveis. Isso provavelmente será esclarecido por meio de estudos futuros com técnicas de caracterização ainda mais detalhadas.

p Geral, este estudo fornece uma visão significativa sobre o que acontece durante a oxidação de Yb-Si, que ajudará no desenvolvimento de revestimentos de proteção para motores de turbinas a gás. "Se um revestimento que pode resistir a ambientes mais hostis puder ser realizado, as peças do motor se tornarão mais resistentes ao calor, o que naturalmente leva a uma maior eficiência do motor, "comenta a Dra. Inoue.

p Esperançosamente, mais avanços na tecnologia de revestimento reduzirão os custos de transporte aéreo e o consumo de combustível, tornando o voo mais barato e menos prejudicial ao meio ambiente.