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Refractory ceramics in the context of the fabrication of rocket nozzles: Conventional alumina and industrial waste alumina-silicate refractory compositions
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica | por |
| dc.contributor.advisor | Silva, Abílio Manuel Pereira da | |
| dc.contributor.advisor | Brojo, Francisco Miguel Ribeiro Proença | |
| dc.contributor.author | Fonseca, João Gomes Portugal da | |
| dc.date.accessioned | 2023-11-23T11:27:39Z | |
| dc.date.available | 2023-11-23T11:27:39Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-01 | |
| dc.date.submitted | 2023-01-25 | |
| dc.description.abstract | Space exploration has had a regrowth in interest as the possibility for landing man on the moon returns following the appearance of commercial flights to high orbit among other recent developments. At the centre of the space capabilities of the human race are the vehicles it uses to achieve orbit and destinations beyond, these powerful vehicles are composed of many parts, and each must be studied and developed with various factors in mind. In this study the nozzle of the rocket engines, that quite literally power the human capability to explore space, are the focal point, specifically the materials used in these components. Traditionally composed of metallic alloys, the rocket nozzles are subject to extreme thermal environments, that lead to challenges such as the oxidation of the materials. Furthermore, the space exploration industry in inherently wasteful and costly, as well as rather environmentally unfavourable. In this study, therefore, a different approach is presented, in which refractory ceramics are studied as an alternative material for rocket nozzles, but also refractory ceramics composed of reutilized by-products of mines and thermoelectric centrals, materials that would by otherwise considered waste and disregarded. A closer look to these unrefined materials shows promise in its capabilities, as these are mainly composed by materials usually utilized in traditional refractory ceramics, and moreover in ceramics presented in study cases for rocket nozzle applications, like SiO2 and Al2O3. The manufacturing process and challenges of such an approach are studied and discussed and the final refractory ceramic of fly-ash and mines sands are compared with and almost pure Al2O3 ceramic benchmark. The results indicate that by utilizing unrefined products losses in properties will be expected. However, capable ceramics are still consistently achievable using these alternative materials. | eng |
| dc.description.abstract | Devido à possibilidade de voltar a levar o ser humano à lua, ao aparecimento de voos comerciais em alta atmosfera e outos recentes desenvolvimentos, tem havido um renovado interesse na exploração espacial. No centro do que são as capacidades espaciais do ser humano estão os veículos utilizados para atingir a órbita terrestre e destinos mais além, estes veículos são compostos por uma multitude de partes, as quais devem ser cuidadosamente estudadas e desenvolvidas tendo em conta vários fatores. Neste trabalho, o bocal propulsivo do motor foguete é o ponto focal, com especial atenção aos materiais utilizados. Tradicionalmente composto por ligas metálicas, o bocal está sujeito a ambientes térmicos extremos, os quais impõem dificuldades aos materiais utilizados, tais como a oxidação dos mesmos. Adicionalmente as indústrias aeronáutica e aeroespacial são inerentemente dispendiosas, monetária e ambientalmente. Do modo que, neste trabalho, é estudado o uso não só de cerâmicas refratárias como uma alternativa às ligas metálicas tradicionalmente utilizadas na fabricação de tubeiras propulsivas, como também a utilização de cerâmicas refratárias compostas por materiais reutilizados, excedentes das minas da Panasqueira e cinzas provenientes da central termoelétrica do Pego, que seriam de outra maneira desaproveitados. Ao estudar estes materiais brutos, apercebemo-nos das possibilidades que estes apresentam, uma vez que são maioritariamente compostos por materiais como SiO2 e Al2O3 usualmente utilizados em cerâmicas refratárias, inclusive cerâmicas refratárias presentes em casos de estudo semelhantes ao pretendido neste trabalho. O processo de manufatura, e os desafios em si inerentes, são discutidos e o produto final composto pelas cinzas e areias das minas é comparado com a cerâmica composta quase na sua totalidade por alumina. Os resultados demonstram que ao utilizar os materiais reutilizados existem algumas perdas em propriedades, como esperado. No entanto, cerâmicas refratárias capazes podem ser consistentemente fabricadas utilizando estes materiais. | por |
| dc.identifier.tid | 203390164 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/13767 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
| dc.subject | Porosidade | por |
| dc.subject | Al2o3 | por |
| dc.subject | Bocal Propulsivo | por |
| dc.subject | Cerâmicas Refratárias | por |
| dc.subject | Fabrico de Molde | por |
| dc.subject | Impressão 3d | por |
| dc.subject | Modelos de Empacotamento de Partículas | por |
| dc.subject | Propriedades Mecânicas | por |
| dc.subject | Propulsão Foguete | por |
| dc.subject | Resíduos Minerais | por |
| dc.subject | Sinterização | por |
| dc.title | Refractory ceramics in the context of the fabrication of rocket nozzles: Conventional alumina and industrial waste alumina-silicate refractory compositions | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | por |
| rcaap.type | masterThesis | por |
| thesis.degree.name | Mestrado Integrado em Engenharia Aeronáutica | por |
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