Comparação do modelo analítico com a simulação computacional da nucleação nos contornos de grão

• Autor(a) principal: Fonseca, Guilherme Dias da
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27029
• topic: Transformações de fases; Simulação computacional; Ortotetracaidecaedro; Engenharia Metalúrgica; Cinética; Simulação por computador; Crescimento de grão (Engenharia Metalúrgica); Produção intelectual; Phase transformations; Computer simulation; Tetrakaidecahedron

A maioria dos materiais metálicos são policristais. Estes invariavelmente sofrem transformações de fases, que geralmente ocorre por nucleação e crescimento de novos grãos, no decorrer dos processos. Modelos analíticos como o clássico de Johnson-Mehl, Avrami e Kolmogorov também conhecido como JMAK, tem sido utilizado para modelar os fenômenos da nucleação e crescimento. Nos policristais as faces, arestas e vértices, normalmente são os sítios preferenciais para a nucleação. Cahn em um trabalho clássico, visando o estudo da cinética de transformações de fase por nucleação e crescimento, derivou expressões para quando a nucleação ocorresse nas faces, arestas e vértices de um policristal. Para isso ele considerou nucleação em planos e linhas aleatórias. Rios e Villa revisitaram o trabalho de Cahn e demonstraram que seu modelo também pode ser aplicado a planos paralelos. Recentemente, a cinética das transformações de nucleação e crescimento tem sido estudada por simulação computacional. Na presente dissertação, a simulação computacional foi realizada empregando-se o método do Cone Causal de transformações em 3D, onde os sítios de nucleação foram as faces, arestas e vértices de uma matriz cúbica, com malhas representando uma rede de ortotetracaidecaedros. As simulações foram comparadas com os modelos analíticos de Cahn e JMAK, a fim de se garantir que as seguintes grandezas: fração volumétrica, área superficial por unidade de volume, caminho microestrutural e velocidade de crescimento em função do tempo de transformação, ocorresse conforme o esperado. Demonstrou-se com a comparação, que quanto menor a quantidade de núcleos simulados, mais a cinética de transformação se aproxima do modelo de JMAK, pois os núcleos tendem a ficar aleatoriamente na matriz, porém em maiores quantidades de núcleos os resultados têm uma boa concordância com a teoria de Cahn, revisitada por Rios e Villa.