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

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

TMA

03

Temperatura

Tempo

2000

29002800

2500

2100220023002400

26002700

1900

A

B CD

A

B

C

D

A

B

C

D

AB C

TMA

04

Temperatura – Pressão - Composição

Sistema de dois componentes

TMA

05

Temperatura - Composição

Sistema de dois componentes - condensado

Tem

pera

tura

Composição

Pressão = 1 atmLíquido

A B

A + B

TMA

06

Sistema de dois componentes - condensado

Sistema de dois componentes

Sem solução

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

TMA

08

Miscibilidade total

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

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

TMA

11

Miscibilidade total

Ni

Cu

Solução - Líquido

Ni

Cu

Solução Sólida

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.

TMA

13

Sistema Cu-Ni

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.

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:

TMA

16

Regra da Alavanca

CoCl

Co- Cl

Ce

Cl- CeCo- Ce

Composição da fase A Composição da fase B

Amostra

Sistema de dois componentes

Solução sólida total – solução líquida total

TMA

17

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.

TMA

19

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.

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

TMA

22

Resfriamento rápido – Fora do equilíbrio

Liga Al-Cu (4%)

TMA

23

Exemplo – Produção de Jóias

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

TMA

25

Sistema de dois componentes

Solução sólida parcial – solução líquida total

Sistema de dois componentes - condensado

TMA

25aTransformações de ordem desordem

Exemplo – Produção de Jóias

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

Sistema de dois componentes

Solução sólida parcial – solução líquida total

T1

Reação invariante - eutética

L

L

TMA

26

Sistema de dois componentes - condensado

Sistema de dois componentes

Solução sólida parcial – casos extremos

TMA

27

Sistema de dois componentes - condensado

Sistema de dois componentes

Solução sólida parcial – casos extremos

TMA

28

Sistema de dois componentes - condensado