Título

ESTUDO DA INFLÊNCIA DO NÚMERO DE CLUSTERS NA CINETICA DE TRANSFORMAÇÃO DE FASE

A STUDY ON THE EFFECT OF THE CLUSTERS’ NUMBER AT THE PHASE TRANSFORMATION’S KINETICS

Autoria

Ignácio, Nathan Fernandes; Siqueira, Filipe da Silva; Assis, Weslley Luiz da Silva; Rios, Paulo Rangel

DOI

10.5151/2594-5327-33742

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Resumo

As pesquisas em transformação de fase ganharam novos horizontes a partir dos recentes estudos de Rios & Villa. Eles desenvolveram inéditos modelos analiticamente exatos a partir da geometria estocástica. Estes modelos são exatos para resoluções de problemas de nucleação e crescimento não homogêneos. O presente trabalho visa o estudo da nucleação em clusters, cuja cinética de transformação de fase sólido-sólido diverge consideravelmente daquela prevista pelo modelo JMAK. Nesse tipo de nucleação, os núcleos não estão homogeneamente dispersos na matriz, mas concentrados em regiões preferenciais chamadas clusters. Um dos principais parâmetros dessa nucleação é o número de clusters na matriz. Nesse trabalho, utilizando um modelo estocástico baseado na teoria do Cone Causal, foram simuladas reações de nucleação e crescimento que ocorrem especificamente em forma de clusters esféricos. Foi possível analisar o efeito que a variação do número de clusters provoca na cinética de transformação de fase e comparar os resultados obtidos com o modelo de Rios & Villa. Por meio dessa comparação, é possível observar que o modelo analítico corroborara com os resultados numéricos. Como conclusões principais tem-se que quanto menor o número de clusters, mais lenta é a reação de transformação de fase e que a microestrutura gerada possui características próprias e os resultados podem ser interpretados de maneira errônea se a presença dos clusters não for propriamente detectada.

 

The study of phase transformation has acquired new horizons from Rios & Villa recent discoveries. They developed unprecedented analytical exact models from stochastic geometry. These models given an accurate solution for non-homogeneous nucleation and growth problems. This work aims to study cluster nucleation, whose solid-solid phase transformation’s kinetics considerably deviates from that forecast by the KJMA model. In this nucleation scenario, the nuclei are not homogeneously distributed on the matrix, but are concentrated on preferred regions called clusters. One of the major parameters of this nucleation is the clusters’ number on the matrix. In this work, a compatible numerical model, based on the causal cone theory, were used to model nucleation and growth reactions, which occurs specifically on the form of spherical clusters. It was possible to analyze the effect that the variation of the cluster’s number induces on the phase transformation’s kinetics and compare those results with the analytical model from Rios & Villa. From that comparison, it is possible to observe that Rios & Villa’s equations corroborates the numerical results. As main conclusions, the lower the clusters’ number, the slower the phase transformation reaction occurs. Also, the generated microstructure have their own characteristics and the results can be misinterpreted if the presence of the clusters is not properly detected.

Palavras-chave

Microestrutura; Transformação de Fase; Recristalização; Simulação Numérica

Microstructure; Phase Transformation; Recrystallization; Numerical Simulation