TMA
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
01
TMA
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 isolado
medida da temperatura utilizando termopar
-Análise dilatométrica:
-Pode se medir outras propriedades : Elétricas ( determinar
limite de solução sólida);
--Medidas de energia livre
02
TMA
03
Temperatura
A
2900 A
2800
2700
2600
2500
2400
B
2300
2200
2100
2000
B
C
1900
D
A
A
B
C
B
C
C
D
D
Tempo
TMA
Sistema de dois componentes
Temperatura – Pressão - Composição
04
TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Temperatura - Composição
Pressão = 1 atm
Temperatura
Líquido
A+B
A
05
Composição
B
TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Sem solução
06
Miscibilidade total
TMA
F
T1
T2
Líquido
-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
T3
T1
T4
T5
Sólido
A
F
F
Sólido
B
Líquido
07
A
B
TMA
08
Miscibilidade total
Miscibilidade total
TMA
T2
F
Sólido
F
T1
T2
Líquido
Líquido
T3
A
B
T4
T5
T3
F
Sólido
A
B
Sólido
Líquido
09
A
B
Miscibilidade total
TMA
F
T4
F
T1
T2
Líquido
Líquido
Sólido
T3
A
T4
B
T5
F
T5
Sólido
A
B
Líquido
Sólido
10
A
B
TMA
Miscibilidade total
Ni
Cu
Solução - Líquido
Ni
Cu
Solução Sólida
11
TMA
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.
12
TMA
13
Sistema Cu-Ni
TMA
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.
14
TMA
Aplicação da regra de Gibbs:
Aplicação
da
regra
da
alavanca – definição da Tieline ou linha conjugada:
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
15
Regra da Alavanca
TMA
Co- Cl
Cl
Cl- Ce
Ce
Co- Ce
Co
Amostra
Composição da fase A
16
Composição da fase B
TMA
Sistema de dois componentes
Solução sólida total – solução líquida total
17
TMA
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.
18
TMA
19
TMA
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.
20
TMA
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
21
TMA
Resfriamento rápido – Fora do equilíbrio
Liga Al-Cu (4%)
22
TMA
23
Exemplo – Produção de Jóias
TMA
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
A
Temperatura
Temperatura
L

B
A

B
-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
24
-Sistemas Isomórficos com ponto de máximo: em metais são desconhecidos, sendo
possíveis em não metálicos
TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
25
TMA
Exemplo – Produção de Jóias
Transformações de ordem desordem
25a
TMA
Exemplo – Produção de Jóias
Sistema de dois componentes
Com Solução solida total em um intervalo de
temperatura e Gap de miscibilidade
Ouro branco – Niquel / Prata e Paladio
25b
TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – solução líquida total
T1
Reação invariante - eutética
L   
L

26

TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – casos extremos
27
TMA
Sistema de dois componentes - condensado
Sistema de dois componentes
Solução sólida parcial – casos extremos
28