Disciplina Discipline PEM5102
Cálculo Termodinâmico de Diagrama de Fases
Thermodynamic Modelling of Phase Diagrams

Área de Concentração: 97134

Concentration area: 97134

Criação: 15/12/2023

Creation: 15/12/2023

Ativação: 18/12/2023

Activation: 18/12/2023

Nr. de Créditos: 12

Credits: 12

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

Luiz Tadeu Fernandes Eleno

Carlos Angelo Nunes

Gilberto Carvalho Coelho

Objetivos:

Apresentar aos alunos os fundamentos da técnica de cálculo termodinâmico de diagramas de fases, com base no método CALPHAD. São revistas as técnicas experimentais mais importantes na determinação de equilíbrio de fases e de medidas experimentais de grandezas termodinâmicas bem como revistos os fundamentos termodinâmicos nos quais se baseiam os diagramas de equilíbrio.

Objectives:

Introduce students to the fundamentals of thermodynamic calculation of phase diagrams based on the CALPHAD method. The most important experimental techniques for the determination of phase equilibrium and experimental measurements of thermodynamic quantities are reviewed as well as the thermodynamic grounds on which the phase diagrams are based.

Justificativa:

Capacitar os alunos na técnica de termodinâmica computacional compreendendo a geração de bancos de dados termodinâmicos assim como suas aplicações em Ciência e Engenharia de Materiais.

Rationale:

To enable students in techniques of Computational Thermodynamics, comprising the generation of thermodynamic databases and their applications in Materials Science and Engineering.

Conteúdo:

1. Métodos Experimentais de Levantamento de Diagrama de Fases: • Microscopia ótica e eletrônica; • Metalografia quantitativa; • Análise térmica; • Difração de raios X; • Métodos calorimétricos; • Medidas de força eletromotriz. 2. Modelamento da energia livre de Gibbs para descrição de fases: • Solução ideal; • Solução regular; • Modelo de subredes. 3. Cálculo termodinâmico de Diagramas de Fases (Método CALPHAD): • Geração de bancos de dados termodinâmicos: Otimização de sistemas binários; • Uso de bancos de dados termodinâmicos em ciência e engenharia dos materiais.

Content:

1. Experimental Methods of Phase Diagram Investigation: • Optical and electron microscopy; • Quantitative Metallography; • Thermal analysis; • X-ray diffraction; • colorimetric methods; • emf measurements. 2. Modeling of Gibbs free energy for phases description: • Ideal solution; • Regular solution; • Sublattice model, Compound Energy Formalism. 3. Thermodynamic Calculation of Phase Diagrams (CALPHAD method): • Generation of thermodynamic databases: Optimization of binary systems; • Use of thermodynamic databases in Materials Science and Engineering

Forma de Avaliação:

A avaliação consta da realização de atividades em sala de aula e extraclasse (provas escrita e/ou oral, trabalhos, etc.) assim como de apresentações de seminários. A nota final será calculada pela média aritmética das notas obtidas nas atividades NF = (AT1 + AT2 + ... + ATn)/n.

Type of Assessment:

The grades (NF) are assigned by evaluating homework and seminars to be done individually and/or in group (ATi), calculated by the formula NF = (AT1 + AT2 + ... + ATn) / n.

Observação:

É altamente recomendável que o aluno tenha conhecimentos prévios relacionados a diagramas de fases.

Bibliografia:

1. O. Kubaschewski; E. L. Evans; C.B. Alcock. Metallurgical Thermochemistry. Pergamon Press, Oxford, 1967. 2. L. Darken; R. Gurry. Physical Chemistry of Metals. McGraw-Hill, New York, 1953. 3. L.H. Bennett, editor. Computer Modelling of Phase Diagrams. The Metallurgical Society of AIME, Warendale, PA, 1986. 4. K. Hack, editor. The SGTE casebook – Thermodynamics at work. The Institute of Metals, London, 1996. 5. B. Sundman, J. Ågren. A regular Solution Model for Phases with several Components and Sublattices, Suitable for Computer Applications. J. Phys. Chem. Sol., 42 (1981) 297-302. 6. B. Sundman. Review of Alloys Modeling. Anales de Física B, 86 (1990) 69-82. 7. A.T. Dinsdale, SGTE data for pure elements, CALPHAD, 15(4) (1991) 317-425. 8. M. Hillert, The compound energy formalism, J. Alloys Compd, 320 (2001) 161-176. 9. H.L. Lukas, S.G. Fries, B. Sundman. Computational Thermodynamics – The Calphad Method. Cambridge University Press, Cambridge, 2007.

Bibliography:

1. O. Kubaschewski; E. L. Evans; C.B. Alcock. Metallurgical Thermochemistry. Pergamon Press, Oxford, 1967. 2. L. Darken; R. Gurry. Physical Chemistry of Metals. McGraw-Hill, New York, 1953. 3. L.H. Bennett, editor. Computer Modelling of Phase Diagrams. The Metallurgical Society of AIME, Warendale, PA, 1986. 4. K. Hack, editor. The SGTE casebook – Thermodynamics at work. The Institute of Metals, London, 1996. 5. B. Sundman, J. Ågren. A regular Solution Model for Phases with several Components and Sublattices, Suitable for Computer Applications. J. Phys. Chem. Sol., 42 (1981) 297-302. 6. B. Sundman. Review of Alloys Modeling. Anales de Física B, 86 (1990) 69-82. 7. A.T. Dinsdale, SGTE data for pure elements, CALPHAD, 15(4) (1991) 317-425. 8. M. Hillert, The compound energy formalism, J. Alloys Compd, 320 (2001) 161-176. 9. H.L. Lukas, S.G. Fries, B. Sundman. Computational Thermodynamics – The Calphad Method. Cambridge University Press, Cambridge, 2007.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial