Simulação de transformações nucleadas em uma tesselação de Poisson-Voronoi e matriz hexagonal - Duarte, Aline Cristine Lemos (2022)
As transformações de fase no estado sólido ocorrem, na maioria dos casos, de maneira que uma fase matriz se transforme numa fase produto. As transformações que ocorrem por nucleação e crescimento são comuns. Como o próprio nome diz, essas transformações ocorrem em duas etapas: a primeira é a etapa de nucleação na qual as regiões de uma nova fase aparecem. Na segunda etapa, essas novas regiões aumentam de tamanho. A nucleação é geralmente heterogênea e ocorre em defeitos internos da matriz. Exemplos desses defeitos internos são vacâncias, deslocamentos e contornos de grãos. No policristal, a nucleação nos contornos dos grãos é um fenômeno comum em materiais metálicos. Esta situação foi tratada por J. W. Cahn usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Os grãos geralmente podem ser vistos em 3D como poliedros irregulares ou em 2D como polígonos irregulares. Para 2D, duas representações possíveis desses polígonos irregulares são: polígonos de Poisson -Voronoi e uma matriz que consiste em um arranjo de hexágonos. Este trabalho estuda a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma simulação de matriz hexagonal 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Uma nova equação, válida para 2-d, será apresentada com base no método de Cahn para nucleação nos contornos dos polígonos de Voronoi. Esta expressão é válida para nucleação em linhas aleatórias, bem como em linhas paralelas, desde que a distância entre linhas paralelas seja aleatória. Para nucleação nos contornos do polígono 2-d de Poisson-Voronoi, a equação derivada neste trabalho mostra excelente concordância com os resultados da simulação. Por outro lado, para os resultados da simulação de matriz hexagonal, a concordância da equação derivada neste trabalho é boa até 80% da fração transformada. Além disso, as simulações também mostram a microestrutura das transformações para os polígonos de Poisson-Voronoi e a matriz hexagonal.