Análise experimental da formação de estruturas dendríticas e microssegregação em ligas de alumínio multicomponentes para diferentes taxas de resfriamento durante a solidificação unidirecional - Baptista, Luís Antônio de Souza (2022)
Praticamente todos os metais utilizados industrialmente passam por um processo de solidificação durante sua produção. Dependendo do material e do seu processo de fabricação, suas propriedades físico-mecânicas são afetadas em maior ou menor intensidade pela microestrutura obtida durante a mudança de fase. Metais voltados para a indústria nuclear e para uso em altas temperaturas são bons exemplos de produtos onde esta microestrutura é vital para a obtenção das propriedades desejadas. Foi desenvolvido no presente trabalho uma sequência de experimentos para analisar a solidificação unidirecional vertical ascendente sobre condições transitórias de transferência de calor em ligas ternárias Al-Si-Cu. Abordagens teóricas e experimentais são desenvolvidas para determinação de variáveis térmicas de solidificação tais como: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e a taxa de resfriamento à frente da isoterma liquidus. As variáveis térmicas obtidas foram correlacionadas com a estrutura dendrítica formada, em especial com espaçamento dendrítico terciário e com a microssegregação do Cu e do Si. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com modelos teóricos clássicos. Discrepâncias relacionadas com a utilização dos mesmos para ligas ternárias foram levantadas mostrando que esses modelos não levam em consideração a influência de um elemento de liga na solubilidade do outro elemento. Desenvolveu-se um modelo analítico de microssegregação baseado nos limites de solubilidade do Si na liga em função do teor de Cu presente no líquido que, conjugado com conceitos da abordagem dos modelos analíticos clássicos de microssegregação, permite descrever de forma adequada a microssegregação apresentada e o efeito da composição e dos parâmetros térmicos envolvidos.