The application of computational thermodynamics and a numerical model for the determination of surface tension and Gibbs–Thomson coefficient of aluminum based alloys

Jácome, Paulo A.D.; Landim, Mariana C.; Garcia, Amauri; Furtado, Alexandre F.; Ferreira, Itamar

doi:10.1016/j.tca.2011.05.015

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“…The same does not occur to alloys. Jácome et al 18 , while applying several microstructural evolution models for cellular and dendric growth to binary aluminum alloys, concluded that the Gibbs-Thomson of the solvent was not adequate to predict the evolution of high solute content alloys. Consider an alloy given by Al-50at%Ni, which one solvent, Al Γ or Ni Γ should be adequate to be carried out in the microstructural evolution models?…”

Section: Numerical Approach and Analytical Modelsmentioning

confidence: 99%

On the Heat Capacity of Pure Elements and Phases

Ferreira¹

2021

Mat. Res.

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Recently, a model was proposed to predict c v as a function of temperature from the absolute zero to the melting temperature applied. This solution was based on critical grain nucleation to determine the volume, which contains the total number of modes for a particular equilibrium and non-equilibrium state to calculate the density of state (DoS), which is strongly dependent on the nucleus radius for both pure element and compound. Electronic and rotational energies were regarded for both elements and compounds in this formulation. The anomalies associated with c v can be easily considered in terms of their entropies, independent of their nature, as a local change in the DoS. Comparisons of c v for elements and compounds are performed against Thermodynamics software simulations and experimental data.

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Section: Numerical Approach and Analytical Modelsmentioning

confidence: 99%

On the Heat Capacity of Pure Elements and Phases

Ferreira¹

2021

Mat. Res.

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“…Os calores específicos e os calores de reação são obtidos diretamente do Thermo-Calc através do acesso a base de dados TTAL7 a partir dos dados de entrada de composição e temperatura conforme descrito por Jácome e colaboradores (Jácome et al, 2011).…”

Section: Modelo Numéricounclassified

“…Por outro lado, a termodinâmica computacional permite a simulação de propriedades termofísicas como, massa específica, calores específicos, calores de transformação em função da temperatura, pressão e composição, além da contribuição magnética, ordenação química/magnética, defeitos e estruturas cristalográficas, tensão superficial (Jácome et al, 2011), formação vítrea/amorfa, quantidades em equilíbrio ou em equilíbrio parcial/local, forças motrizes químicas, vários tipos de diagrama de fases estáveis e meta-estáveis, diagrama de propriedades de sistemas multicomponentes complexos para diversos tipos de materiais, deposições por CVD/PVD, simulação de solidificação Scheil-Gulliver, superfícies liquidus, diagramas Pourbaix, diagramas de Ellingham, coeficientes de partição, dentre outras (Ansara et al, 1997), a partir da combinação entre resultados experimentais de propriedades termodinâmicas como a energia livre de Gibbs para um conjunto de fases, associadas a certos elementos de liga. Utilizando-se do método de minimização de energia livre das fases presentes, permite a extrapolação matemática das propriedades para sistemas de ligas complexos multicomponentes com grande precisão.…”

Section: Introductionunclassified

APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL PARA DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA PARA A LIGA Al-6%pCu-1%pSi

Nascimento¹,

Paresque²,

Salvia³

et al. 2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO -As ligas de alumínio baseadas no ternário Al-Cu-Si (ASTM 231.1) possuem considerável importância tecnológica devido a sua baixa densidade, relativamente baixo ponto de fusão e boa resistência mecânica específica comparadas ao aço. Essas ligas são empregadas na indústria automobilística e aeroespacial. No entanto, apesar de sua importância tecnológica, suas propriedades termofísicas, úteis aos processos de fabricação, que envolvam transferência de calor, como, soldagem, fundição e tratamentos termomecânicos, são escassas na literatura. Propõe-se nesse trabalho, um levantamento de algumas destas propriedades, como, massa especifica em função da temperatura, entalpia de transformação e calores específicos para a liga Al-6%pCu-1%pSi, através da termodinâmica computacional. Os resultados simulados para massa específica em função da temperatura com relação aos resultados experimentais obtidos na literatura para as ligas de alumínio A319 e 7075 validam de forma satisfatória o modelo proposto. INTRODUÇÃOAs ligas de alumínio vêm sendo muito utilizadas nas indústrias, como de aeronáuticas, que desde a década de 1930 substituiu muitas peças de metais por peças de alumínio, devido as suas propriedades peculiares como alta resistência mecânica especifica, boa resistência à corrosão e reciclabilidade dentre outras propriedades físico-químicas. As propriedades resultantes que serão úteis para cada aplicação específica, determinadas pelos metais e usadas pela quantidade de cada metal na liga, pela estrutura do arranjo cristalino das ligas, pelo tamanho e arrumação dos cristais e pelos tratamentos adicionais que podem se realizar. Desta forma, a determinação experimental das propriedades termofísicas deveria contemplar espectro muito amplo de combinações de elementos de liga, o que na prática torna-se inviável pelo elevado custo de equipamentos e consumíveis. Para determinação experimental da massa específica com a amostra nas formas solida, de pó, de pasta e líquida sob certas condições controladas de tempo e temperatura, a técnica mais empregada é a dilatometria (Blum e Henderson, 2000). O método de levitação eletromagnética de gota, geralmente utilizado para medir propriedades termofísicas a elevadas temperaturas, foi pela primeira vez aplicada para medida de massa específica de líquidos por Brooks e colaboradores (Brooks et al., 1997). Neste método, uma gota de metal de massa conhecida é aquecida e levitada, então imagens ópticas da gota são tomadas em três direções ortogonais que serão utilizadas para determinação do volume da gota. Recentes avanços desta técnica deram-se pelo rápido desenvolvimento das câmeras CCD e dos Área temática: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia 1

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“…As propriedades termofísicas de ligas metálicas são importantes para a simulação analítica ou numérica de fenômenos físicos, que podem ou não estarem associados a processos de fabricação, tais como condução de calor, transformação de fase, solidificação de ligas metálicas (Jácome et al, 2011;Ferreira, 2009;Moutinho, 2012), tratamentos térmicos, tratamentos termomecânicos, escoamento de fluido, etc. Geralmente, tais propriedades são determinadas para um material específico, de composição determinada.…”

Section: Introductionunclassified

Determinação De Propriedades Termofísicas Deligas Al-Cu-Si Pela Aplicação Da Termodinâmicacomputacional

Paresque¹,

Nascimento²,

Salvia³

et al. 2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO-As ligas de alumínio baseadas no ternário Al-Cu-Si (ASTM 319.2) possuem importância tecnológica devido ao seu baixo peso específico, relativamente baixo ponto de fusão e boa rigidez específica quando comparada ao aço. A ASTM 319.2 é utilizada na indústria automobilística e aeroespacial. Todavia, apesar de sua importância tecnológica, suas propriedades termofísicas, úteis a processos de fabricação, que envolvam transferência de calor, tais como, soldagem, fundição e tratamentos termomecânicos, geralmente são escassas na literatura. Propõe-se nesse trabalho, um levantamento de algumas destas propriedades, tais como massa específica em função da temperatura, entalpia de transformação e calores específicos para a liga Al-9%pSi-3%pCu, através do uso da Termodinâmica Computacional, pelo emprego do Programa Thermo-Calc, base de dados TTAL7, interface TCAPI e um modelo escrito em linguagem C. Simulações numéricas serão comparadas com dados encontrados na literatura para validação do modelo proposto.

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The application of computational thermodynamics and a numerical model for the determination of surface tension and Gibbs–Thomson coefficient of aluminum based alloys

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On the Heat Capacity of Pure Elements and Phases

On the Heat Capacity of Pure Elements and Phases

APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL PARA DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA PARA A LIGA Al-6%pCu-1%pSi

Determinação De Propriedades Termofísicas Deligas Al-Cu-Si Pela Aplicação Da Termodinâmicacomputacional

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