Solidificação Direcional e Estabilização de Fase

Fonte: Sina Shahbazmohamadi e Peiman Shahbeigi-Roodposhti-Roodposhti, Escola de Engenharia, Universidade de Connecticut, Storrs, CT

O derretimento da zona de solidificação direcional é um processo metalúrgico no qual uma região estreita de um cristal (geralmente na forma de barra) é derretida. O forno se move ao longo da amostra de forma de haste, o que significa que a zona derretida é movida ao longo do cristal e a zona derretida é movida de uma extremidade da barra para a outra. Este mecanismo é amplamente utilizado em ligas, porém átomos solutos tendem a segregar-se ao derretimento. Neste tipo de ligado, as impurezas também se concentram no derretimento, e se movem para uma extremidade da amostra junto com a zona derretida em movimento. Portanto, o derretimento da zona é usado mais extensivamente para refinação de materiais comerciais. Fig. 1. mostra como a zona derretida de alta impureza se move de um lado da barra para o outro. O eixo vertical é a concentração de impureza e o eixo horizontal é o comprimento da amostra. Devido à tendência de impurezas se segregarem para a região derretida, sua concentração no derretimento é maior do que no sólido. Portanto, à medida que os materiais derretidos viajam até o final da barra, a impureza será transportada até o final do bar e deixará o material sólido de alta pureza para trás.

Figura 1: Esquema da mudança de composição durante a solidificação direcional de fusão da zona.

Neste estudo, será utilizado um aparato de solidificação direcional de fusão de zonas para sintetizar estruturas estáveis de as alusãs pb-cd.

Insira um termopar de 100 μm de cromo-alumel (em um tubo de proteção mullite de furo duplo de 0,1 cm) em um tubo Pyrex de 8 mm de diâmetro externo. O comprimento do tubo deve ser de cerca de 30 cm. A ponta do termopar deve ser revestida com um chorume de nitreto de boro.
Formar hastes da composição desejada, derretendo pela primeira vez a alusão em um cadinho, e desenhando a a totalidade derretida no tubo Pyrex por meio de um vácuo parcial. Para isso, use uma lâmpada presa à extremidade do tubo Pyrex para sugar o der...

Figos. 5 e 6 mostram as microestruturas desenvolvidas a partir da solidificação de fusão da zona direcional da aloja pb-55Cd revelada por microscópio óptico, em duas diferentes proporções G/V (G: gradiente térmico, V: velocidade do movimento do forno ao longo do tubo Pyrex).

Em baixa razão (G/V=1,03×10⁶ ^(oC.Sec/Cm²)) a microestrutura consistia em dendritos ramificados de α fase na mat...

Este experimento demonstra empregar um tipo específico de zona de fusão de forno de solidificação direcional congelante para desenvolver microestruturas estáveis. Ao contrário da microestrutura instável de duas fases que não está em equilíbrio à temperatura ambiente e a estrutura degradar-se ao longo de um período de meses por difusão à temperatura ambiente, a estrutura de fase única obtida na amostra cultivada não sofre qualquer alteração.

A amostra com fases estáveis, de...

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