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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85956| Type: | TCC |
| Title: | Análise da solidificação e transformações no estado sólido através de simulações termodinâmicas e termogravimetria em ligas de níquel produzidas in situ por manufatura aditiva. |
| Authors: | Alcântara Filho, Luis Eduardo Vieira |
| Advisor: | Silva, Cleiton Carvalho |
| Keywords in Brazilian Portuguese : | Manufatura aditiva;Ligas de níquel;CALPHAD;Transformações no estado sólio;Solidificação;DSC |
| Keywords in English : | Additive manufacturing;Nickel alloys;CALPHAD;Solidification;Solidstate transformations;;DSC |
| Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| Issue Date: | 2026 |
| Citation: | ALCANTARA FILHO, Luis Eduardo Vieira. Análise da solidificação e transformações no estado sólido através de simulações termodinâmicas e termogravimetria em ligas de níquel produzidas in situ por manufatura aditiva. 2026. 123 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | O design de ligas é, atualmente, uma ferramenta estratégica na engenharia de materiais, permitindo o desenvolvimento de ligas com propriedades otimizadas para aplicações em soldagem e manufatura aditiva. Nesse cenário, as ligas à base de níquel destacam-se pela excepcional combinação de propriedades mecânicas, estabilidade térmica e resistência à corrosão. Como alternativa para o processamento desses materiais, tem sido proposta a técnica de soldagem MIG/MAG com duplo arame (MIG/MAG-DA). Este processo permite a fusão simultânea de diferentes metais de adição, viabilizando a síntese de ligas in situ. Além disso, a flexibilidade do processo permite o ajuste preciso da composição química resultante por meio do controle das taxas de fusão. Neste trabalho, as ligas AWS ERNiCrMo-3 (INCONEL 625) e AWS ERNiCrMo-4 (HASTELLOY C276) foram fundidas conjuntamente para a produção das ligas in situ, com as composições resultante da participação de cada liga comercial: liga A (50%625/ 50%C276), liga B (35%625/ 35%C276) e liga C (65%625/ 35%C276). Para análise da solidificação, foram realizadas simulações de Scheil-Gulliver utilizando o software Thermo-Calc® e JMatPro®. Adicionalmente, quatro condições foram simuladas para avaliar a estabilidade das fases formadas: (a) com fase σ e com inclusão de carbono; (b) sem fase σ e com inclusão de carbono; (c) com fase σ e sem inclusão de carbono; e (d) sem fase σ e sem inclusão de carbono. As simulações das ligas in situ indicaram a formação de fases como σ, μ, δ, P, M6C, MC e Laves, além da matriz Ni-CFC (γ-Ni). Complementando a análise da solidificação, foram investigadas as transformações no estado sólido ocorridas tanto durante o resfriamento quanto em tratamentos térmicos de envelhecimento. Para isso, realizaram-se simulações de diagramas TTT e TRC no programa JMatPro® para as ligas in situ A, B e C, as quais indicaram a formação de fases, como P, μ, σ, γ’’ e δ, além dos carbonetos M₆C e M23C6. De forma a validar as simulações termodinâmicas, realizaram-se ensaios de DSC, nos quais foram identificados dois picos durante a solidificação e nenhum evento térmico durante o resfriamento abaixo da Tsolidus. |
| Abstract: | Alloy design is currently a strategic tool in materials engineering, enabling the development of alloys with optimized properties for welding and additive manufacturing applications. In this context, nickel-based alloys stand out due to their exceptional combination of mechanical properties, thermal stability, and corrosion resistance. As an alternative for processing these materials, duble-wire GMAW (Tandem) technique has been proposed. This process allows for the simultaneous melting of different filler metals, facilitating in-situ alloy synthesis. Furthermore, the flexibility of the process enables precise adjustment of the resulting chemical composition by controlling the melting rates. In this work, AWS ERNiCrMo-3 (INCONEL 625) and AWS ERNiCrMo-4 (HASTELLOY C276) filler metals were co-melted to produce in situ alloys, with the resulting compositions based on the share of each commercial alloy: alloy A (50% 625 / 50% C276), alloy B (35% 625 / 65% C276), and alloy C (65% 625 / 35% C276). To analyze the solidification behavior, Scheil-Gulliver simulations were performed using Thermo-Calc® and JMatPro® software.Additionally, four conditions were simulated to evaluate the stability of the formed phases: (a) with σ-phase and with carbon inclusion; (b) without σ-phase and with carbon inclusion; (c) with σ-phase and without carbon inclusion; and (d) without σ-phase and without carbon inclusion. The simulations of the in-situ alloys indicated the formation of phases such as σ, μ, δ, P, M6C, MC, and Laves, in addition to the FCC-Ni (γ-Ni) matrix.Complementing the solidification analysis, solid-state transformations occurring during both cooling and aging heat treatments were investigated. For this purpose, TTT and CCT diagrams were simulated using JMatPro® for in-situ alloys A, B, and C, which indicated the formation of phases such as P, μ, σ, γ’’, and δ, as well as M₆C and M23C6 carbides.To validate the thermodynamic simulations, DSC scans were conducted, in which two peaks were identified during solidification, and no thermal events were observed during cooling below the Tsolidus. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85956 |
| Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/0192974169484158 |
| Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/2862541276328123 |
| Access Rights: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | ENGENHARIA METALÚRGICA - Monografias |
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| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
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