| Resumo : |
O grafites policristalinos são utilizados em larga escala na industria metalúrgica, nuclear e aeroespacial. Estes materiais são obtidos por uma mistura de coque e piche. Mudanças na composição e características físico-químicas destas matérias primas, no tipo de moldagem da peça, e no nível de tratamento térmico resultam em propriedades mecânicas e térmicas significativamente diferentes. Os carbonos de forma geral, e os grafites em particular, são os únicos materiais a manter a resistência mecânica quando submetidos à tensões termo-mecanicas, em atmosfera não oxidante, à temperaturas acima de 2500ºC, o que os faz adequados para utilização em gargantas de tubeira de foguete a propelente sólido, além de apresentar baixa massa especifica (<2 g/cm3). O presente trabalho apresenta de forma sistemática a caracterização da microestrutura, das propriedades mecânicas (resistência à tração, à compressão e ao cisalhamento) das propriedades térmicas (condutividade térmica, difusividade térmica e coeficiente de expansão) de um grafite extrudado, que tem sido utilizado satisfatoriamente como garganta de tubeira de foguete. Em materiais que exibem fratura frágil, baixa deformação plástica, e dificuldades de usinagem e de fixação durante o teste, o ensaio de tração uniaxial deve ser evitado. Foi utilizado no presente trabalho um ensaio de cisalhamento, utilizando para compósitos e metais, cujo corpo-de-prova é mais simples e o ensaio de fácil execução em relação ao ensaio tração uniaxial estático, em que o valor numérico obtido da resistência ao cisalhamento é equivalente ao resultado obtido da resistência à tração estático. Em ambos os casos o valor obtido foi de ~ 11 MPa. As condições de operação de uma garganta de tubeira de foguete pressupõem a utilização de um material com alta resistência ao choque térmico. O grafite avaliado exibiu uma condutividade térmica de 40 a 120 W/m.K, uma difusividade térmica de 1 a 5.10-6 m2/s) e um coeficiente de expansão térmica de 1 a 7.10-6/ºC), entre 200-2000ºC, adequados à essa aplicação. |