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TMA
01
Diagrama energia livre
-Define composições em que as fases ou misturas de fases são mais estáveis- Deve-se obter uma curva para cada temperatura
-Linha pontilhada : considera a existência de A e B separadamente – condição de imiscibilidade
-Linha contínua: corresponde à formação de solução
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TMA
02
Construção do diagrama
-Microscopia : permite a identificação das fases determinar as temperaturas limites de transformação-Difração de raios-X:-Análise térmica: método elementar por resfriamento em câmara com
atmosfera controlada.material contido em cadinho isoladomedida da temperatura utilizando termopar
-Análise dilatométrica:-Pode se medir outras propriedades : Elétricas ( determinar limite de solução sólida); --Medidas de energia livre
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TMA
03
Temperatura
Tempo
2000
29002800
2500
2100220023002400
26002700
1900
A
B CD
A
B
C
D
A
B
C
D
AB C
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TMA
04
Temperatura – Pressão - Composição
Sistema de dois componentes
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TMA
05
Temperatura - Composição
Sistema de dois componentes - condensado
Tem
pera
tura
Composição
Pressão = 1 atmLíquido
A B
A + B
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TMA
06
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Sem solução
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TMA
07
Miscibilidade total
A B
Líquido
Sólido
LíquidusSólidus
F T1
T2
T3
T4
T5
Líquido
Sólido
F
T1
A B
F
-O termo associado a calor (entalpia) tem menor influência, sendo a força motriz o aumento de entropia (componente –ST)
- Ligas ( misturas) que seguem a lei de Hume-Rothery formam solução sólida total
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TMA
08
Miscibilidade total
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TMA
09
Miscibilidade total
A B
Líquido
Sólido
LíquidusSólidus
F T1
T2
T3
T4
T5
F T3
A B
Líquido
Sólido
F T2
A B
Líquido
Sólido
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TMA
10
Miscibilidade total
A B
Líquido
Sólido
LíquidusSólidus
F T1
T2
T3
T4
T5
F T5
A B
Líquido
Sólido
Sólido
F T4
A B
Líquido
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TMA
11
Miscibilidade total
Ni
Cu
Solução - Líquido
Ni
Cu
Solução Sólida
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TMA
12
Sistema de dois componentes
Solução sólida total – solução líquida total
Sistema Isomórfico: é aquele onde os componentes são solúveis em todas as proporções e em todos os estados, sólido, líquido e gás
A linha que divide as regiões de equilíbrio de L e L+ é dita Linha líquidus a linha que divide as regiões de equilíbrio L+ e é dita Linha solidus. A linha líquidus define a composição da fase líquida para qualquer temperatura enquanto a linha sólidus define a composição da fase sólida.
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TMA
13
Sistema Cu-Ni
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TMA
14
Sistema de dois componentes
Solução sólida total – solução líquida total
Sistema Isomórfico: é aquele onde os componentes são solúveis em todas as proporções e em todos os estados, sólido, líquido e gás
No estado sólido podemos ter solução sólida substitucional e solução sólida intersticial(1) Substitucional – O soluto ocupa posições na estrutura cristalina, em sustitução a
um dos átomos do solvente.(2) Intersticial – o soluto entra em um dos espaços vazios (vacâncias) entre os átomos
da estrutura cristalina do solvente.
Estrutura cristalina: Ambos, soluto e solvente devem ter mesma estrutura cristalina para que a substituição possa ocorrer progressivamente, sem que ocorra mudança de fase.
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TMA
15
Na Composição 1-% em peso de Cu e % em peso de Ni-% atômica de Cu e % atômica de Ni- a 1500 C , quantas fases estão em equilíbrio e qual o grau de liberdade.-A 1500 C, qual a composição das fases presentes-A 2300 F, quantas fases estão em equilibrio e qual o grau de liberdade.-A 2300 F, qual a composição das fases presentes-A 2300 F, qual a porcentagem em peso de cada fase presente-A 1050 C, quantas fases estão em equilíbrio e qual o grau de liberdade. -A 1050 C, qual a composição das fases presentes
Aplicação da regra de Gibbs:
Aplicação da regra da alavanca – definição da Tie-line ou linha conjugada:
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TMA
16
Regra da Alavanca
CoCl
Co- Cl
Ce
Cl- CeCo- Ce
Composição da fase A Composição da fase B
Amostra
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Sistema de dois componentes
Solução sólida total – solução líquida total
TMA
17
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TMA
18
Resfriamento lento - Equilíbrio
Quando existem duas fases em equilíbrio estas são ditas fases conjugadas e a linha isotérmica que as une é conhecida como linha conjugada.
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TMA
19
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TMA
20
Resfriamento rápido – Fora do equilíbrio
Tratamento térmico de homogeneização: O gradiente de concentração gerado durante o resfriamento pode ser eliminado através de um tratamento térmico, realizado em temperatura abaixo da temperatura da linha sólidus (levando-se em consideração os possíveis deslocamento), por período de tempo adequado a permitir o processo de difusão e homogeneização da composição do sólido.
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TMA
21
Resfriamento rápido – Fora do equilíbrio
Consequências do resfriamento fora do equilíbrio:-Aumenta o intervalo de temperatura em que líquido e sólido coexistem-Gera gradiente de composição na liga (solução sólida) produzida-Quanto menor a taxa de aquecimento menor o intervalo de temperatura de equilíbrio sólido – liquido-Quanto maior a taxa de difusão do material, menor o efeito de gradiente de composição-A microestrutura resultante é formada por grãos onde a temperatura de fusão no centro do grão é maior que a temperatura de fusão no contorno de grão
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TMA
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Resfriamento rápido – Fora do equilíbrio
Liga Al-Cu (4%)
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TMA
23
Exemplo – Produção de Jóias
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TMA
24
Ponto de fusão congruente
Em alguns casos as curvas líquidus e sólidus apresentam ponto de máximo ou mínimo. Neste ponto as linhas líquidus e sólidus devem se encontrar e estes pontos são definidos como Pontos de fusão congruente de ligas
L
L +
A B
Tem
pera
tura
L
L +
A B
Tem
pera
tura
-Sistemas Isomórficos: Ag-Pd, Bi-Sb, Co-Ti, Mo-Ta, Mo-Ti, Mo-V, Mo-W, Hf-Zr
-Sistemas Isomórficos com ponto de mínimo: Cb-Hf, Cb-V, Co-Pd, Co-Pt, Au-Cu, Au-Ni, Cs-K, Cr-Mo, Ti-V, Cr-Mo, Ti-Zr, K-Rb, Ni-Pd, Cr-V
-Sistemas Isomórficos com ponto de máximo: em metais são desconhecidos, sendo possíveis em não metálicos
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TMA
25
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
Sistema de dois componentes - condensado
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TMA
25aTransformações de ordem desordem
Exemplo – Produção de Jóias
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TMA
25b
Sistema de dois componentes
Com Solução solida total em um intervalo de temperatura e Gap de miscibilidade
Ouro branco – Niquel / Prata e Paladio
Exemplo – Produção de Jóias
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Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
T1
Reação invariante - eutética
L
L
TMA
26
Sistema de dois componentes - condensado
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Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – casos extremos
TMA
27
Sistema de dois componentes - condensado
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Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – casos extremos
TMA
28
Sistema de dois componentes - condensado