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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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