Título

ESTUDO DO COMPORTAMENTO CINÉTICO DAS TRANSFORMAÇOES DE FASES POR NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO NAS INTERFACES DOS POLIEDROS DE KELVIN, VORONOI E MONTE CARLO

STUDY OF THE KINETIC BEHAVIOR OF THE PHASE TRANSFORMATIONS BY NUCLEATION AND GROWTH IN THE POLYHEDRA INTERFACES OF KELVIN, VORONOI AND MONTE CARLO

Autoria

Fonseca, Guilherme Dias da; Siqueira, Felipe da Silva; Alves, André Luiz Moraes; Pinto, Camila dos Santos; Assis, Weslley Luiz da Silva; Rios, Paulo Rangel

DOI

10.5151/2594-5327-33767

Downloads

Baixar Artigo 170 Downloads

Resumo

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

 

In this work, the kinetic behavior of phase transformations by nucleation and growth in the polyhedra interfaces (faces, edges and vertices), of Kelvin, Voronoi and Monte Carlo matrices was studied through computacional simulation. With the main objective to compare results of the simulations with the analytical models of theory of Johnson Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) and John W.Cahn, the matrices were generated by stochastic models and through the Casual Cone growth method. The understanding of engineering about the behavior of phase transformations by nucleation and growth are important to predict posible nucleations sites, as well as to understand the behavior of the constituents present in iron carbono diagram, decomposition of austenite, recrystallization process, among others. Thus, the computational modeling was used to study the phase transformations by nucleation and growth, getting results of volumetric fraction, the microstructural path and the contiguity. Both results were important for microstructural characterization and to describe the distribution of nuclei in space. Was observed from the results obtained, that if the nuclei are well distributed in the interfaces the impinge-me will be weak, leading to Voronoi and Kelvin simulations to corroborate with teh analytical modelo JMAK. On the other hand, the Monte Carlo model did not present the same behavior. It was evidenced that randomness will not be valid in all cases. It was also verified that the amount of nuclei increases significantly, the distribution loses the characteristic of randomness and starts behaving like clusters, corroborating with the analytical modelo of Cahn

Palavras-chave

Nucleação; Crescimento; contornos de grãos; Voronoi; Monte Carlo; Kelvin.

Nucleation; growth; interfaces; Voronoi; Monte Carlo; Kelvin