Exercicios Soldagem

EMT023 – Solidificação e Sinterização - Exercícios
Item 3 – Solidificação de ligas monofásicas - Redistribuição de soluto e fusão zonal

1. Descreva a evolução das composições do sólido e do líquido durante a solidificação de uma liga em condições de equilíbrio do sólido e no líquido. Discuta a evolução da fração sólida com a temperatura entre ligas com o mesmo intervalo de solidificação, mas com coeficientes de partição diferentes.

2. Um lingote de Ge-Ga contendo 10 ppm de Ga é solidificado com R = 8 x 10-3 cm/s e com convecção desprezível. Mostre, esquematicamente, a variação de composição ao longo de todo o lingote. Indique a composição inicial e os comprimentos dos transientes inicial e final. Dados: DL = 5 x 10-5 cm2/s, k = 0,1.

3. A velocidade de solidificação do lingote do problema anterior é aumentada abruptamente por um fator de 5 e mantida neste valor. Mostre, esquematicamente, a variação de composição ao longo da faixa resultante e informe a composição máxima (ou mínima) e a espessura aproximada da faixa resultante.

4. Um lingote de Ge-Ga com 20 cm de comprimento e contendo 10 ppm de Ga passa por um passe de nivelamento zonal com uma zona de 5 mm de comprimento. Qual é a fração do lingote cuja composição fica dentre da faixa de ±5% da composição média?
Assuma que k’ = k.

5. Uma liga Al-1%Cu (em peso) é solidificada com interface plana com k’ = k. O diagrama
(eutético) deste sistema apresenta (em % de peso de Cu) composição eutética = 33%, solubilidade máxima na fase sólida (Al) = 5,65%, temperatura eutética = 548ºC e temperatura de fusão da fase sólida = 660ºC. (a) Estime a quantidade de eutético que estará presente no material solidificado supondo não ocorrer difusão no sólido. (b) Para uma velocidade de solidificação de 0,01 mm/s, você esperaria uma difusão significativa no sólido? Dado: DS = 0,29exp(-15640/T), DS em cm2/s e T em K.

6. Desenhe, para uma liga com k > 1, a curva de redistribuição de soluto para um