Cálculo de Diagramas de Fase y Simulación por Método de Campo de Fases de Sistemas Binarios y Ternarios que presentan Lagunas de Miscibilidad

Abstract

"Al calcular el diagrama de fase de un sistema de aleación, se puede conocer el número, composición y tipo de fases presentes a las condiciones de fabricación o desempeño. Por otra parte, la simulación computacional de la evolución microestructural del sistema permite predecir los cambios que ocurren durante una transformación de fase en la morfología, tamaño y distribución de las diferentes fases. Es por esto que el cálculo de diagramas de fase y la simulación de la evolución de microestructuras pueden usarse como técnicas complementarias para aplicaciones como el diseño de nuevas aleaciones o la predicción de vida útil de componentes en servicio. En este trabajo se calcularon los diagramas de fase de sistemas binarios y ternarios hipotéticos que presentan lagunas de miscibilidad, al resolver las ecuaciones del modelo de solución regular para dos y tres componentes. Para asegurar la formación de lagunas de miscibilidad se usaron diferentes parámetros de interacción repulsivos y se muestra el efecto del cambio de su valor en la microestructura resultante. Posteriormente, usando los diagramas calculados se identificaron las regiones donde ocurre separación de fases y se determinaron condiciones a simular mediante el Método de Campo de Fases. Para simular la evolución microestructural con este método se resolvió la ecuación de Cahn-Hilliard en una malla cuadrada de 100 nm de lado con 101 nodos por lado, usando una distancia espacial entre cálculos de aproximadamente 1 nm y una distancia temporal entre cálculos de 0.005 s. La ecuación de Cahn-Hilliard fue resuelta usando el Método Explícito de Diferencias Finitas."