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

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Paradela, Késsia Gomes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Solidificação; Microssegregação; Modelagem; Ligas binárias; Engenharia Metalúrgica; Simulação de processos e fenômenos; Microestrutura; Solidificação (Metalurgia); Modelagem numérica; Solidification; Microsegregation; Modeling; Binary alloy
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/26983

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.