Finos filmes de revestimento caracterizados por uma alta resistência a abrasão e a fratura podem ser formados pelo uso de partículas de compósitos em microescala em um processo de pulverização de plasma. Uma partícula esférica tipicamente é constituída por um núcleo cerâmico, como por exemplo carbeto de tungsténio (WC) e uma casca metálica, como por exemplo cobalto (Co). A cerâmica fornece o fino filme de revestimento com a sua dureza desejada a altas temperaturas, enquanto o metal serve para coalescer as partículas na superfície revestida e para inibir a formação de fraturas. No processo de pulverização de plasma, as partículas são injetadas em um jato de plasma, que as aquece a uma temperatura acima do ponto de fusão da casca metálica e funde essa casca antes de as partículas colidirem com a sua superfície. Considere partículas esféricas compostas por um núcleo de WC com diâmetro D, — 16 / zm, que se encontra encapsulado por uma casca de Co de diâmetro externo Dt — 20 pm. Se as partículas escoam em um plasma a T„= 10.000 K e o coeficiente associado à convecção do gás para as partículas é h = 20.000 W/ (m2 - K), quanto tempo demora para aquecer as partículas de sua temperatura inicial de T, = 300 K até a temperatura de fusão do cobalto, 7jJf = 1770 K? A densidade e o calor específico do WC (o núcleo das partículas) são p„ = 16.000 kg/m3, c„ — 300 J/(kg-K), enquanto os valores correspondentes para o Co (a casca externa) são pc = 8900 kg/m3, cc — 750 J/(kg-K). Uma vez atingido o ponto de fusão, quanto tempo adicional é necessário para fundir completamente o cobalto, sendo o seu calor latente de fusão igual a hsf = 2,59 X 105 J/ kg? Você pode usar o método de análise da capacitância global e desprezar a troca radiante entre as partículas e a sua vizinhança.

Passo 1

Passo 2

Resposta