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Alguns exemplos com TCC

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Apresentação em tema: "Alguns exemplos com TCC"— Transcrição da apresentação:

1 Alguns exemplos com TCC

2 Cálculo da Atividade Química do Carbono numa atmosfera de forno
Uma mistura de gases contendo carbono entra em um forno. Qual a atividade química do carbono no referencial carbono grafítico? Empregar o banco de dados de susbstâncias. Considerar somente as fases gás e carbono grafítico Fase carbono grafítica é mantida DORMANT Entrar com as quantidades totais dos elementos presentes, não precisa entrar exatamente com os compostos porque a premissa fundamental é que o equilíbrio termodinâmico será alcançado Calcular o equilíbrio Definir o estado de referência como igual a carbono grafítico mostrar a atividade (SHOW ACR(C))

3 Diagrama de Predominância para Carbetos em Aços
Objetivo: Determinar os carbetos formados para diferentes composições de Mo e Cr Dificuldade: aço com muitos elementos de liga: 0,28%C Solução: Fixar os principais elementos de liga e variar Mo e Cr set-axis-variable 1 w(cr) Fazer o gráfico empregando: Weight-fraction (w-f) Mole-fraction (m-f) Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010

4 Diagrama Predominância-Carbetos Macro 1/2
s-l-f nome-do-arquivo go data sw tcfe3 d-e fe c cr mo rej p diamond get go pol s-c t=800 p=1e5 n=1 w(c)=0.28e-2 w(cr)=10e-3 w(mo)=5e-3 graphite e diamond não podem estar presentes c-st p graphite=dormand c-e l-e SCREEN VWCS Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010

5 Diagrama Predominância-Carbetos Macro 2/2
s-a-v 1 w(cr) 0 15e-3 3.75E-04 s-a-v 2 w(mo) 0 10e-3 2.5E-04 adiciona pontos extras para início do cálculo add Map entra no sub-módulo de preparar gráficos post s-d-a x w-f mo s-d-a y w-f cr pl SCREEN set-interactive Aplicações-Roberto R. de Avillez-2010

6 Adições no vazamento de uma panela de aço
100t de aço com 600ppm de O. Passam do forno: 1t de escória contendo 25%FeO e 10%MnO, 23% SiO2 Adições para atingir 1t de CaO, 140kg MgO, 200kg CaF2 Adição de 300kg de Si Usar set-initial-amount!

7 A macro go d sw-d slag3 de-e fe o si ca mg mn f get go p-3
s-c t=1873 p=1e5 s-i-a b(fe)=100e6 b(o)=6E4 b(feo)=250E3 b(mno)=100E3 s-i-a b(sio2)=230E3 s-i-a b(cao)=1000E3 b(mgo)=140E3 b(caf2)=200E3 b(si)=300E3 c-e set-inter

8 DICTRA: Módulos para Operação Básica
System Database Exit Dictra Post Ajuda em qualquer momento: comando HELP, ponto de interrogação após um comando, p. ex., help? comando INFORMATION 8 8

9 Dictra/Thermo-Calc: System
Módulo inicial. Permite a definição de arquivos de log, terminais e condições gerais de mensagens de erro. BACK CLOSE_FILE EXIT GOTO_MODULE HELP HP_CALCULATOR INFORMATION LIST_FREE_WORKSPACE MACRO_FILE_OPEN NEWS OPEN_FILE PATCH SET_COMMAND_UNITS SET_ERROR_MESSAGE_UNIT SET_INTERACTIVE_MODE SET_LOG_FILE SET_PLOT_ENVIRONMENT SET_TERMINAL STOP_ON_ERROR TRACE 9 9

10 Dictra/Thermo-Calc: Módulos
Composto por um conjunto de módulos `GOTO_MODULE SYSTEM_UTILITIES GIBBS_ENERGY_SYSTEM TABULATION_REACTION DICTRA POLY_3 BINARY_DIAGRAM_EASY DATABASE_RETRIEVAL FUNC_OPT_PLOT REACTOR_SIMULATOR_3 PARROT POTENTIAL_DIAGRAM SCHEIL_SIMULATION POURBAIX_DIAGRAM TERNARY_DIAGRAM 10 10

11 Database: Banco de Dados
Definir um banco de Dados, p.ex.: TCFE3 Switch-database Definir os elementos, p.ex.: Fe, C Define-elements Eliminar as fases que não podem estar presentes, deixar somente aquelas que efetivamente participam do equilíbrio, p.ex.: bcc, fcc, liquid, cementite. Reject, Restore Disponibilizar os dados do Banco de dados para o programa de cálculo. Get 11 11

12 Elementos e Componentes
Elementos: definidos pelo número atômico (tabela periódico e orbitais eletrônicos)‏ Fração em massa, % em massa Fração atômica, % atômica C, Fe, Ni, S, Ar, He, H Componentes: substâncias com estequiometrias bem definidas que podem ser variadas de maneira independente. C, Fe, Ni, S, Ar, He, H, O, Na, Cl CO2, H2O, FeO, Fe2O3, H2, S2, NaCl, O2, O3 12 12

13 Espécies Espécies: um agregado (aglomerado) atômico qualquer, iônico ou neutro. CO2, CO, O, O2, O3, C ... Espécies presentes na fase gasosa quando C e O são os únicos elementos H2O, H3O+1, OH Espécies presentes na água líquida No desenvolvimento de bancos de dados termodinâmicos, as espécies podem ser reais ou virtuais. 13 13

14 Fases Fases: regiões com características físico-químicas similares.
Gasosas É sempre uma solução Líquidas Metal líquido, óxidos líquidos, água, óleos Formam soluções miscíveis ou imiscíveis. Sólidas Dependem da estrutura cristalina e da organização dos átomos Sólido amorfo (líquido superresfriado)‏ Formam soluções e compostos 14 14

15 Dictra/Thermo-Calc: Database_retrieval
Módulo de definição do banco de dados, escolha dos elementos, das fases ou compostos, das espécies. AMEND_SELECTION APPEND_DATABASE BACK DATABASE_INFORMATION DEFINE_ELEMENTS DEFINE_SPECIES DEFINE_SYSTEM EXIT GET_DATA GOTO_MODULE HELP INFORMATION LIST_DATABASE LIST_SYSTEM NEW_DIRECTORY_FILE REJECT RESTORE SET_AUTO_APPEND_DATABASE SWITCH_DATABASE 15 15

16 Thermo-Calc: Comandos iniciais 1/2
sys>set-log-file (s-l-f)‏ sys>goto-module (go)‏ TDB_TCFE3>switch-database (s-d)‏ TDB_SSOL>define-elements (d-e)‏ TDB_SSOL>list-system (l-s) ELEMENTS, SPECIES, PHASES, CONSTITUENTS TDB_SSOL>reject (rej)‏ TDB_SSOL>restore (res)‏ TDB_SSOL>get-data (get)‏ TDB_SSOL>goto-module poly-3 (go pol)‏ (somente se for TC, caso contrário siga para próxima transparência) 16 16

17 Dictra: Comandos iniciais 2/2
TDB_TCFE3>append-database MOB2 (app mob2)‏ TDB_SSOL>define-elements (d-e)‏ TDB_SSOL>list-system (l-s) ELEMENTS, SPECIES, PHASES, CONSTITUENTS TDB_SSOL>reject (rej)‏ TDB_SSOL>restore (res)‏ TDB_SSOL>get-data (get)‏ TDB_SSOL>goto-module dictra (go dic)‏ 17 17

18 Thermo-Calc: System Módulo inicial. Permite a definição de arquivos de log, terminais e condições gerais de mensagens de erro. BACK CLOSE_FILE EXIT GOTO_MODULE HELP HP_CALCULATOR INFORMATION LIST_FREE_WORKSPACE MACRO_FILE_OPEN NEWS OPEN_FILE PATCH SET_COMMAND_UNITS SET_ERROR_MESSAGE_UNIT SET_INTERACTIVE_MODE SET_LOG_FILE SET_PLOT_ENVIRONMENT SET_TERMINAL STOP_ON_ERROR TRACE 18 18

19 Thermo-Calc: Módulos Composto por um conjunto de módulos `GOTO_MODULE
SYSTEM_UTILITIES GIBBS_ENERGY_SYSTEM TABULATION_REACTION POLY_3 BINARY_DIAGRAM_EASY DATABASE_RETRIEVAL FUNC_OPT_PLOT REACTOR_SIMULATOR_3 PARROT POTENTIAL_DIAGRAM SCHEIL_SIMULATION POURBAIX_DIAGRAM TERNARY_DIAGRAM 19 19

20 Database: Banco de Dados
Definir um banco de Dados, p.ex.: TCFE3 Switch-database Definir os elementos, p.ex.: Fe, C Define-elements Eliminar as fases que não podem estar presentes, deixar somente aquelas que efetivamente participam do equilíbrio, p.ex.: bcc, fcc, liquid, cementite. Reject, Restore Disponibilizar os dados do Banco de dados para o programa de cálculo. Get 20 20

21 Thermo-Calc: Database_retrieval
Módulo de definição do banco de dados, escolha dos elementos, das fases ou compostos, das espécies. AMEND_SELECTION APPEND_DATABASE BACK DATABASE_INFORMATION DEFINE_ELEMENTS DEFINE_SPECIES DEFINE_SYSTEM EXIT GET_DATA GOTO_MODULE HELP INFORMATION LIST_DATABASE LIST_SYSTEM NEW_DIRECTORY_FILE REJECT RESTORE SET_AUTO_APPEND_DATABASE SWITCH_DATABASE 21 21

22 Dictra_Monitor A montagem de um programa de difusão segue um padrão muito bem definido. Se faltar alguma das etapas o programa pode não rodar, ou não convergir. SET-CONDITION global/boundary ENTER-REGION nome_da_região ENTER-GRID nome_da_região dimensão número_de_divisões (linear, geo, double) ENTER-PHASE active/inactive nome_da_região tipo_da_região fase … ENTER-COMPOSITION nome_da_região fase … ENTER-GEOMETRY SET-SIMULATION-TIME SET-SIMULATION-CONDITIONS SAVE SIMULATE POST

23 Difusão contra um gradiente de concentração na liga Fe-Si-C
Experimento clássico de L. S. Darken (1949). Dois aços com a mesma concentração de carbono e diferentes concentrações de silício Aço 1 3.8 %Si 0.49 %C Açol 2 0.05 %Si 0.45 %C Tratamento térmico mostrou que a difusão ocorreu contra o gradiente de concentração de carbono. “Up hill diffusion” provocada pela variação do potencial químico do carbono (atividade do carbono).

24 Modelo DICTRA - Uma única região. 5 cm FCC 3.8% Si 0.49% C 0.05% Si
Fase cúbica de face centrada (FCC). Espaçamento mais fechado no centro da região. Perfís de composição com a função HS. Condições globais: T=1323K, constante. Condições de contorno: Zero-flux (or closed system). 5 cm FCC 3.8% Si 0.49% C 0.05% Si 0.45% C

25 Uphill diffusion ”Off-diagonal” term Can cause uphill diffusion
Concentration-profile for C Activity-profile for C Concentration-profile for Si

26 Macro para o Experimento de Darken
s-m-f nome_do_arquivo sw ssol def-sp fe si c rej ph * res ph fcc get append mob2 def-sp fe si c go dic s-cond global T ; * N enter-region aus enter-grid aus 50e-3 double enter-phase active aus matrix fcc#1 enter-composition aus fcc#1 FE w-p C func *HS(X-25E-3); SI func *HS(X-25E-3); set-simulation-time 1e10 save nome_do_arquivo simulate


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