@MastersThesis{Freitas:2016:SoLiMe,
author = "Freitas, Filipe Estev{\~a}o de",
title = "Solidifica{\c{c}}{\~a}o de ligas met{\'a}licas eut{\'e}ticas
de BiCd e BiSn em ambiente de microgravidade utilizando tubo de
queda livre (Drop Tube)",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2016",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2016-02-29",
keywords = "solidifica{\c{c}}{\~a}o, ligas eut{\'e}ticas, microgravidade,
tubo de queda livre, transfer{\^e}ncia de calor por
condu{\c{c}}{\~a}o, solidification, eutectic alloys,
microgravity, drop towers, conductive heat transfer.",
abstract = "O ambiente espacial oferece oportunidades {\'u}nicas para a
ci{\^e}ncia e tecnologia dos materiais por causa da
presen{\c{c}}a da microgravidade. A microgravidade constitui uma
ferramenta poderosa para o melhor entendimento de quest{\~o}es
fundamentais do conhecimento, permitindo estudar e compreender
melhor os processos f{\'{\i}}sicos, qu{\'{\i}}micos e
biol{\'o}gicos e, ent{\~a}o, dar {\^e}nfase a esses
fen{\^o}menos quando ocorre na gravidade terrestre. O processo de
solidifica{\c{c}}{\~a}o de um metal envolve uma s{\'e}rie de
vari{\'a}veis, como a composi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica da
liga met{\'a}lica, a temperatura de vazamento do metal
l{\'{\i}}quido juntamente com a intensidade das correntes
convectivas durante o preenchimento do molde, a troca de calor
entre o metal e o molde e as consequentes taxas de resfriamento da
pe{\c{c}}a. Na microgravidade, o metal l{\'{\i}}quido n{\~a}o
sofre troca de calor por convec{\c{c}}{\~a}o e, tamb{\'e}m,
n{\~a}o {\'e} necess{\'a}rio um molde que o contenha. Deste
modo, experimentos em ambiente de microgravidade possibilita
entender e aperfei{\c{c}}oar o processo de
solidifica{\c{c}}{\~a}o. O objetivo desse trabalho foi estudar a
influ{\^e}ncia da microgravidade na solidifica{\c{c}}{\~a}o das
ligas met{\'a}licas eut{\'e}ticas de Bismuto-C{\'a}dmio (BiCd)
e Bismuto-Estanho (BiSn), utilizando um tubo vertical de queda
livre de 3 metros pertencente ao Laborat{\'o}rio Associado de
Sensores e Materiais no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
(LAS/INPE). Para esse estudo, utilizou-se as t{\'e}cnicas de
microscopia eletr{\^o}nica de varredura (MEV), espectroscopia de
energia dispersiva de raios X (EDX), difra{\c{c}}{\~a}o de raios
X (DRX) e densimetria para caracterizar e averiguar as
microestruturas e aspectos das ligas. Analisou-se a teoria de
transfer{\^e}ncia de calor por condu{\c{c}}{\~a}o envolvida no
processo atrav{\'e}s de modelos matem{\'a}ticos, a fim de
comparar os resultados te{\'o}ricos e pr{\'a}ticos e verificar a
compatibilidade entre eles. Os resultados obtidos mostram que a
liga eut{\'e}tica de BiCd apresentou uma estrutura
predominantemente irregular para amostras solidificadas em
\$\mu\$g e regular + irregular para aquela solidificada em 1g.
Para liga eut{\'e}tica BiSn, as estruturas das amostras
solidificadas em \$\mu\$g e 1g se mostraram irregulares. As
amostras solidificadas em microgravidade apresentaram aspectos
mais homog{\^e}neos e uniformes do que aquelas solidificadas em
gravidade terrestre. Provavelmente, isso ocorreu devido {\`a}
aus{\^e}ncia de fluxos convectivos e favorecimento da
nuclea{\c{c}}{\~a}o homog{\^e}nea durante a
solidifica{\c{c}}{\~a}o em \$\mu\$g. Apesar de suas
limita{\c{c}}{\~o}es, a an{\'a}lise te{\'o}rica de
transfer{\^e}ncia de calor revela-se um {\'o}timo indicador dos
poss{\'{\i}}veis di{\^a}metros das got{\'{\i}}culas que podem
ser obtidas no drop tube. ABSTRACT: The space environment offers
special conditions for materials science and technology due to
microgravity. Microgravity is a powerful tool for understanding
issues of knowledge allowing to study and understand physical,
chemical and biological processes and then emphasize these
phenomena when occurs in the Earths gravity. The solidification
process of a metal involves a several variables, such as chemical
alloy composition, the pouring temperature of the molten metal,
the intensity of convection during the mold filling, the heat
exchange between the metal and mold, and cooling rates. In
microgravity, the solidification occurs in environment with no
convection and containerless. Thus, microgravity experiments
enables to understand and improve the solidification process. The
aim of this work was to study the microgravity influence in
metallic eutectic alloy solidification of Bismuth-Cadmium (BiCd)
and Bismuth-Tin (BiSn) using a LAS/INPE\${'}\$s 3 meters drop
tube. As characterization methods, it was used scanning electron
microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS),
X-ray diffraction and densitometry to investigate the
microstructures and alloys aspects. It was analyzed the heat
transfer by conduction theory involved in the process through
mathematical models in order to compare to the theoretical and
practical results and checking the compatibility between them. The
results showed that the BiCd eutectic alloy has a predominantly
irregular structure for \${\mu}\$g solidified samples and a
regular + irregular one for 1g samples. For BiSn eutectic alloy,
the structures of \$\mu\$g e 1g solidified samples proved
irregular. The microgravity solidified samples exhibit more
homogeneous and uniform aspects than those solidified in
Earth\${'}\$s gravity. Probably this happens because of the
absence of convective flows and favoring the homogeneous
nucleation during \$\mu\$g solidification. Despite the
limitations, the heat transfer theoretical analysis proves to be a
great indicator of the possible diameters of the droplets that can
be obtained at drop tube.",
committee = "An, Chen Ying (presidente/orientador) and Toledo, Rafael Cardoso
(orientador) and Bandeira, Iraj{\'a} Newton and Reis, Danieli
Aparecida Pereira",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Metallic eutectic alloy solidification of BiCd and BiSn in
microgravity environment using Drop Tube",
language = "pt",
pages = "108",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3L4UFU8",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3L4UFU8",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}