Estudo da solidificação de ligas metálicas eutéticas em ambiente de microgravidade

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Rafael Cardoso Toledo
• Orientador(a): Jerônimo dos Santos Travelho
• Banca de defesa: Irajá Newton Bandeira, Maria do Carmo de Andrade Nono, Carlos de Moura Neto, Danieli Aparecida Pereira Reis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: This work aims to study the influence of gravity on the solidification using the technique of conventional and inverse vertical directional solidification (Bridgman-Stockbarger method), to study the effect of microgravity on solidification in sounding rocket (VSB-30), and study the transfer heat by radiation and conduction on droplets obtained by solidification in the Associate Laboratory of Sensors and Materials of Coordination of Spatial Technologies of Brazilian Space Research Institute (LAS/CTE/INPE) 3 m drop tube. To this end, it was used the PbSn eutectic alloy (\textit{Pb}$_{38.1}$ \textit{Sn}$_{61.9}$ \textit{ p}. \%). The samples were analyzed by densitometry, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X ray (EDS). The results show that the formation of dendritic structures is related to the presence of convective flows, which occurs primarily in the solidification in terrestrial gravity, and that in microgravity there is no dendrite formation, and the solute distribution profile is constant along the entire sample. A model for heat transfer by conduction is developed for droplets in free fall consistent with the experimental finds, which shows that the greater the initial velocity of the droplets the smallest is the time of solidification.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/02.21.12.26

Este trabalho tem como objetivos os estudos da influência da gravidade na solidificação pela técnica de solidificação direcional vertical convencional e inversa (técnica de Bridgman-Stockbarger), do efeito da microgravidade na solidificação em foguete de sondagem (VSB-30), e da transferência de calor por radiação e condução de gotículas obtidas pela solidificação no tubo de queda livre de 3 m do Laboratório Associado de Sensores e Materiais da Coordenadoria de Tecnologias Espaciais do Instituto N acional de Pesquisas Espaciais (LASjCTEjINPE). Para tal, utilizou-se a liga eutética PbSn (\textit{Pb}$_{38,1}$ \textit{Sn}$_{61,9}$ \% \textit{p}.) que foi analisada pelas técnicas de densimetria, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX). Os resultados obtidos mostram que a formação de estruturas dendríticas está relacionada com a presença de fluxos convectivos, o que ocorre principalmente na solidificação em gravidade terrestre. Em ambiente de microgravidade não ocorre a formação de dendrítas e o perfil de redistribuição de soluto é constante em toda extensão da amostra. Desenvolve-se um modelo de transferência de calor por condução para gotículas em queda livre condizente com os resultados experimentais, que mostram que quanto maior a velocidade inicial das gotículas menor é o seu tempo de solidificação.