Transição da morfologia dendrítica para algas marinhas na solidificação isotérmica de ligas de Al–Cu: I. Caso puramente difusivo

Simulações de um modelo de campo de fase baseado na assintótica de interface fina de Karma são realizadas em um estudo quantitativo do crescimento cristalino limitado por difusão durante a solidificação isotérmica de ligas de alumínio-cobre (Al-Cu). Observamos uma transição morfológica de crescimento dendrítico para crescimento de algas marinhas à medida que o sub-resfriamento ultrapassa um limiar crítico, dependente da concentração da liga. Tal transição é esperada teoricamente, com o diagrama morfológico teórico estabelecido até agora apenas em duas dimensões e para crescimento com difusão térmica. A observação quantitativa dessa transição em simulações tridimensionais de um material específico representa uma previsão nova. Detalhes do mecanismo de transição são examinados e associados às percepções teóricas anteriores, em particular sobre a ordem da transição de fase fora de equilíbrio. A verificação experimental de nossas descobertas não apenas testaria a robustez do modelo geral de campo de fase bem estabelecido, mas também confirmaria a extrapolação dos resultados da simulação de concentrações de liga mais baixas para as concentrações mais altas tipicamente usadas em estudos experimentais. Tal validação forneceria insights críticos sobre a interação entre a composição da liga, sub-resfriamento e evolução morfológica durante a solidificação.