Simulação de transformações nucleadas em uma tesselação de Poisson-Voronoi e matriz hexagonal

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Duarte, Aline Cristine Lemos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Contornos de graõs; Tesselação de Poisson-Voronoi; Transformações de Fase; Microestrutura; Matriz hexagonal; Transformação de fase; Modelamento e simulação de processos e fenômenos; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Grain boundaries; Poisson-Voronoi tessellation; Phase transformations; Microstructure; Hexagonal matrix
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/26792

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.