Em cooperação com a Linseis Messgeräte GmbH e a RECENDT GmbH (Research Centre for Non-Destructive Testing GmbH) foi desenvolvido um sistema de determinação da granulometria em tempo real com base num sistema de dilatómetro ( DIL L78 ) e um sistema sistema laser-ultrassónico (LUS) adaptado.
A granulometria é determinada a partir dos dados LUS da seguinte forma:
A tecnologia não destrutiva NDT “Laser Ultrasound” (LUS) permite uma análise in-situ do tamanho do grão com base numa avaliação da atenuação ultra-sónica dependente da frequência 𝛼(𝑓), que é principalmente causada pela dispersão nos limites do grão na metodologia aplicada.
Esta atenuação ultra-sónica dependente da frequência é modelada utilizando a seguinte função exponencial:
𝛼(𝑓)=𝑎+𝑏𝑓𝑛
Aqui, 𝛼(𝑓) é composto por um coeficiente de absorção 𝑎, um coeficiente de dispersão 𝑏, a frequência 𝑓 e o expoente 𝑛, sendo que o coeficiente de absorção descreve as perdas por fricção interna e o coeficiente de dispersão é o parâmetro de tamanho de grão interessante (proporcional ao tamanho médio do grão).
O expoente 𝑛 resulta do rácio entre o comprimento de onda acústico e a dimensão média do grão, sendo habitualmente distinguidos três tipos de dispersão: dispersão de Rayleigh (𝑛=4), estocástica (𝑛=2) e geométrica (𝑛=0) [1].
𝛼(𝑓)=𝑎+𝐶 (𝐷-𝐷0)𝑛-1 𝑓𝑛
O produto do parâmetro dependente do material 𝐶 e a mudança relativa no tamanho médio do grão 𝐷-𝐷0 (𝐷0 – tamanho do grão no estado inicial) é usado aqui para o coeficiente de dispersão 𝑏. A calibração do modelo usando valores médios de tamanho de grão de micrografias em condições específicas de temperatura fornece o parâmetro 𝐶 [2].
As medições ultra-sónicas a laser e a análise de dados utilizando este modelo de atenuação fornecem uma visão em tempo real (in-situ) do crescimento do grão de um material durante o ciclo térmico. A figura 2 mostra uma comparação impressionante destes resultados LUS em tempo real (pontos) com várias análises micrográficas demoradas (marcações × coloridas).
Fontes:
[1] S. Sarkar, A. Moreau, M. Militzer, and W. J. Poole, “Evolution of austenite recrystallisation and grain growth using laser ultrasonics,” Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci., vol. 39 A, no. 4, pp. 897-907, 2008, doi: 10.1007/s11661-007-9461-6 .
[2] T. Garcin, J. H. Schmitt, e M. Militzer, “Medição de tamanho de grão ultra-sônico laser in-situ em superliga INCONEL 718”, J. Alloys Compd., vol. 670, pp. 329-336, 2016, doi: 10.1016/j.jallcom.2016.01.222 .
