Modelagem e simulação via modelo do campo de fase aplicado a problemas de solidificação para metal puro (NI) e ligas binárias (Fe-C) com foco no espaçamento dendrítico secundário de ligas

• Autor(a) principal: Melo, Ever Grisol de
• 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/1/26683
• topic: Espaçamento dendrítico; Método do campo de fase; Liga Fe-­C; Espaçamento dentrítico; Método do campo de fase; Solidificação (Metalurgia); Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Dendrite spacing; Phase­-Field method; Fe­-C alloys

O entendimento e modelagem do crescimento dendrítico tem sido tema central do processo de solidificação durante décadas. Pois a transformação da fase líquida para fase sólida ocorrida durante o processo de solidificação irá gerar microestruturas, no qual determinam as propriedades mecânicas dos materiais. Os conhecimentos sobre essas microestruturas dendríticas eram baseados em experimentos ou modelos teóricos idealizados. Porém com o avanço tecnológico foi proposto um modelamento que simulasse tal processo. Assim o modelo do Campo de Fase ficou sendo conhecido como uma poderosa ferramenta na modelagem de microestruturas com interfaces complexas. No presente trabalho, o modelo do Campo de Fase foi aplicado com o intuito de auxiliar os estudos das microestruturas dendríticas geradas durante o processo de solidificação do metal puro (Ni) e ligas binárias de Fe­C. Onde a relação entre as propriedades físicas do material e os parâmetros do modelo também são demonstrados. Um estudo inicial foi feito para o metal puro Níquel são eles: a) influência do super­resfriamento sobre a morfologia dendrítica do Ni; b) estimativa da velocidade de crescimento da ponta da dendrita de níquel para diferentes super­resfriamentos; c) cálculo da fração solidificada em função do tempo de solidificação; d) ângulo preferencial de crescimento. Após os estudos preliminares então o modelo foi estendido para os estudos das ligas de Fe­C, onde se destacam: a) cálculo do perfil de concentração nas fases sólida, líquida e região da interface; b) influência do super­resfriamento na morfologia dendrítica da liga de Fe­C; c) estimativa do espaçamento dendrítico secundário da liga Fe­C para diferentes taxas de resfriamento. Especial atenção nesse trabalho foi dada ao Espaçamento Dendrítico Secundário (EDS), que influencia as propriedades mecânicas do material. Os resultados obtidos no presente trabalho concordam com a teoria do processo de solidificação e com experimentos citados nas principais literaturas sobre o processo de solidificação. O presente trabalho mostra a capacidade do modelo do Campo de Fase em simular estruturas dendríticas complexas em sistemas super­resfriados, seja para metais puros ou ligas binárias.