Title

APLICAÇÃO DA SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL NO DESENVOLVIMENTO DO PROCESSO DE LAMINAÇÃO DE LIGA À BASE DE ZR

APPLICATION OF COMPUTATIONAL SIMULATION IN THE DEVELOPMENT OF A ROLLING PROCESS FOR ZR-BASED ALLOY

Authorship

EDUARDO, BERNARDO POMPERMAYER; RIBEIRO, FABIANO PINHEIRO; RIBEIRO, RAFAELLA MARTINS

EDUARDO, BERNARDO POMPERMAYER

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RIBEIRO, FABIANO PINHEIRO

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RIBEIRO, RAFAELLA MARTINS

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DOI

10.5151/2594-5297-41150

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Abstract

AS LIGAS ZR-NB SãO UTILIZADAS NA FABRICAçãO DE COMPONENTES ESTRUTURAIS PARA REATORES NUCLEARES. DURANTE O PROCESSAMENTO, DESENVOLVEM-SE AS PROPRIEDADES NECESSáRIAS PARA A OPERAçãO. PORTANTO, AS ROTAS DE PROCESSAMENTO VISAM PROMOVER UMA MICROESTRUTURA COM GRãOS PARCIALMENTE OU TOTALMENTE RECRISTALIZADOS, UMA DISTRIBUIçãO UNIFORME DE PRECIPITADOS E UMA TEXTURA CRISTALOGRáFICA ADEQUADA PARA GARANTIR UM BOM DESEMPENHO DESSES COMPONENTES. ASSIM, O ESTUDO DE NOVAS LIGAS E ROTAS DE PROCESSAMENTO é IMPORTANTE PARA OTIMIZAR PROPRIEDADES PARA APLICAçãO NUCLEAR. ESTE TRABALHO TEM COMO OBJETIVO DESENVOLVER UMA ROTA DE PROCESSAMENTO ATRAVéS DE SIMULAçãO COMPUTACIONAL PARA UMA LIGA ZR-NB-MO. DESSA FORMA, A SIMULAçãO COMPUTACIONAL FOI UTILIZADA PARA COMPREENDER A DISTRIBUIçãO DE DEFORMAçãO E TENSãO AO LONGO DA CHAPA DURANTE A LAMINAçãO A QUENTE E A FRIO, A FIM DE DESENVOLVER UMA ROTA DE PROCESSAMENTO. OS RESULTADOS OBTIDOS DA SIMULAçãO INDICARAM QUE A ROTA PROPOSTA é VIáVEL, GARANTINDO A INTEGRIDADE DAS CHAPAS, POIS NãO APRESENTARAM FRATURAS E REVELARAM UMA DISTRIBUIçãO HOMOGêNEA DAS DEFORMAçõES DURANTE A LAMINAçãO A QUENTE E A FRIO. O PROCESSAMENTO EXPERIMENTAL DAS CHAPAS MOSTROU, EM MéDIA, UMA CONCORDâNCIA DE 93% EM TERMOS DE ESPESSURA COM AS SIMULAçõES. AO FINAL DO PROCESSAMENTO, DIFERENTES TRATAMENTOS TéRMICOS MOSTRARAM UMA TENDêNCIA DE DIMINUIçãO DOS VALORES DE DUREZA COM O AUMENTO DO TEMPO, INDICANDO QUE A RECRISTALIZAçãO PODE OCORRER APóS RECOZIMENTO A 550°C POR 4 HORAS.

ZR-NB ALLOYS ARE USED IN THE MANUFACTURE OF STRUCTURAL COMPONENTS FOR NUCLEAR REACTORS. DURING PROCESSING, THE REQUIRED PROPERTIES FOR OPERATION ARE DEVELOPED. THEREFORE, THE PROCESSING ROUTES AIM TO PROMOTE A MICROSTRUCTURE WITH PARTIALLY OR FULLY RECRYSTALLIZED GRAINS, A UNIFORM DISTRIBUTION OF PRECIPITATES, AND AN ADEQUATE CRYSTALLOGRAPHIC TEXTURE TO ENSURE GOOD PERFORMANCE OF THESE COMPONENTS. THUS, THE STUDY OF NEW ALLOYS AND PROCESSING ROUTES ARE IMPORTANT TO OPTIMIZE PROPERTIES FOR NUCLEAR APPLICATION. THIS WORK AIMS TO DEVELOP A PROCESSING ROUTE THROUGH COMPUTATIONAL SIMULATION FOR A ZR-NB-MO ALLOY. IN THIS WAY, COMPUTATIONAL SIMULATION WAS USED TO UNDERSTAND THE DISTRIBUTION OF DEFORMATION AND STRESS ALONG THE SHEET DURING HOT AND COLD ROLLING IN ORDER TO DEVELOP A PROCESSING ROUTE. THE RESULTS OBTAINED FROM THE SIMULATION INDICATED THAT THE PROPOSED ROUTE IS VIABLE, ENSURING THE INTEGRITY OF THE SHEETS, AS THEY DID NOT SHOW FRACTURES AND REVEALED A HOMOGENEOUS DISTRIBUTION OF DEFORMATIONS DURING HOT AND COLD ROLLING. THE EXPERIMENTAL PROCESSING OF THE SHEETS SHOWED, ON AVERAGE, A 93% AGREEMENT IN TERMS OF THICKNESS WITH THE SIMULATIONS. AT THE END OF PROCESSING, DIFFERENT HEAT TREATMENTS SHOWED A TREND OF DECREASING HARDNESS VALUES WITH INCREASING TIME, INDICATING THAT RECRYSTALLIZATION CAN OCCUR AFTER ANNEALING AT 550°C FOR 4 HOURS.

Keywords

Ligas de Zircônio; Materiais nucleares; simulação; elementos finitos

Zirconium alloys; Nuclear materials; Simulation; Finite element method