Simulação do processo de solidificação e microssegregação de ligas binárias Al­-Cu com taxas de resfriamento constante

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paradela, Késsia Gomes
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/1/26983
Resumo: A microestrutura formada durante o processo de solidificação de um material tem forte influência sobre as propriedades do produto final, seja via processo de fundição, produção de chapas, fios ou forjados. Durante o processo de deformação alguns defeitos desaparecem, entretanto, a maioria deles é conduzida até o produto acabado. As características da microestrutura formada durante o processo de solidificação dependem das condições do processo. A microestrutura resultante associada à distribuição de defeitos e heterogeneidades químicas é que definirá as características mecânicas do produto solidificado. As propriedades mecânicas desses produtos dependem do tamanho de grão, espaçamento dendrítico, eventuais porosidades e solutos segregados. O presente trabalho tem como objetivo simular a microssegregação de soluto de uma liga binária Al­Cu, para tanto, o perfil de concentração de soluto nas fases sólido e líquido serão calculados para distintas taxas de resfriamento. A morfologia das microestruturas geradas no processo de solidificação será simulada e os efeitos das condições de solidificação sobre a microestrutura serão discutidos. Os perfis de concentração na fase sólida serão calculados via modelo de Scheil, Regra da Alavanca e Clyne­Kurz e então comparado com a técnica conhecida como campo de fase. A acurácia do modelo é verificada comparando­se com dados experimentais e o resultado obtido foi satisfatório. A microssegregação mostrou­se sensível aos parâmetros térmicos, como taxa de resfriamento, super­resfriamento e tempo de solidificação local. A morfologia dendrítica mostrou que também exerce influência na microssegregação bem como a difusividade em meio líquido e a força de anisotropia. Concluiu­se então que o modelo de Campo de fase é uma ferramenta apropriada para a simulação da solidificação, assim como para uso da estimativa da microssegregação, conforme apresentadas neste trabalho.
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As propriedades mecânicas desses produtos dependem do tamanho de grão, espaçamento dendrítico, eventuais porosidades e solutos segregados. O presente trabalho tem como objetivo simular a microssegregação de soluto de uma liga binária Al­Cu, para tanto, o perfil de concentração de soluto nas fases sólido e líquido serão calculados para distintas taxas de resfriamento. A morfologia das microestruturas geradas no processo de solidificação será simulada e os efeitos das condições de solidificação sobre a microestrutura serão discutidos. Os perfis de concentração na fase sólida serão calculados via modelo de Scheil, Regra da Alavanca e Clyne­Kurz e então comparado com a técnica conhecida como campo de fase. A acurácia do modelo é verificada comparando­se com dados experimentais e o resultado obtido foi satisfatório. A microssegregação mostrou­se sensível aos parâmetros térmicos, como taxa de resfriamento, super­resfriamento e tempo de solidificação local. A morfologia dendrítica mostrou que também exerce influência na microssegregação bem como a difusividade em meio líquido e a força de anisotropia. Concluiu­se então que o modelo de Campo de fase é uma ferramenta apropriada para a simulação da solidificação, assim como para uso da estimativa da microssegregação, conforme apresentadas neste trabalho.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe microstructure that appears during the solidification process have a strong influence on the properties of the final product, either through casting process, production of plates, wires or forged. During the deformation process some defects disappear, however, most of them is conveyed to the finished product. The microstructural features formed during the process of solidification depends on the process conditions. The resulting microstructure associated with the distribution of chemical defects and heterogeneity is that define the mechanical characteristics of the solidified product. The mechanical properties of these products depend on the grain size, dendritic spacing, any porosities and secreted products. This study objective to simulate the microsegregation solute of a binary alloy Al­Cu, therefore, the concentration profile of solute in solid and liquid phases will be calculated for different cooling rates. The morphology of the microstructures generated in the solidification process is simulated and the effects of solidification conditions on the microstructure will be discussed. The concentration profiles are calculated on the solid phase via model Scheil, lever­rule Clyne and Kurz and then compared with the technique known as phase field. The accuracy of the model is verified by comparing with experimental data and the result was satisfactory. The microsegregation was sensitive to thermal parameters such as rate of cooling, undercooling and solidification time local. The dendritic morphology showed that also influences the microsegregation and diffusivity in liquid medium and the anisotropy of force. It was therefore concluded that the phase field model is an appropriate tool for the simulation of the solidification, as well as us e of microsegregation estimated as presented in this work.57 p.Ferreira, Alexandre Furtadohttp://lattes.cnpq.br/8648089123168415Francisco, Alexandre Santoshttp://lattes.cnpq.br/3399621063210711Ribeiro, Rosinei Batistahttp://lattes.cnpq.br/5938003791536092http://lattes.cnpq.br/8037651416938069Paradela, Késsia Gomes2022-11-17T17:55:05Z2022-11-17T17:55:05Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPARADELA, Késsia Gomes. Simulação do processo de solidificação e microssegregação de ligas binárias Al­-Cu com taxas de resfriamento constante. 2016. 57 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Metalúrgica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Universidade Federal Fluminense, Volta Redonda, 2016.http://app.uff.br/riuff/handle/1/26983CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-11-17T17:55:08Zoai:app.uff.br:1/26983Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T11:10:42.386031Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
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