Estimativa da difusividade térmica de ligas metálicas utilizando um campo de temperatura periódico

Abstract

Estimativa da Difusividade Térmica de Ligas Metálicas utilizando um Campo de Temperatura Periódico detalha o uso do método de Angstrom para estimar a difusividade térmica de materiais metálicos, especificamente para aços inoxidáveis comerciais AISI 304 e AISI 316. Nesta técnica, a amostra é submetida a aquecimento periódico a uma determinada frequência térmica. A amplitude e a fase da onda térmica são medidas em determinados pontos do domínio físico, quando o campo de temperatura atinge o regime permanente periódico. Esses parâmetros são inseridos em um modelo matemático, para então determinar a difusividade térmica do material em análise. O sistema de medição construído para este trabalho foi projetado com base nos requisitos fundamentais do método de Angstrom. Este dispositivo é versátil, pois com algumas modificações também pode determinar a difusividade térmica de materiais não metálicos, como os polímeros. Além disso, o sistema de medição permite duas alternativas de configurações experimentais.

Em uma delas, o lado da amostra é exposto ao vácuo e no outro é isolado termicamente.

Ambas as configurações têm como objetivo minimizar as perdas transversais de calor, garantindo que a transferência de energia térmica seja unidimensional, no sentido axial da amostra. A difusividade térmica estimada em ambas as situações está de acordo com a literatura, com desvios absolutos inferiores a 12.0 %.

A grande contribuição deste trabalho é o projeto e validação de um sistema de medição multifuncional e robusto, feito com materiais de baixo custo, para estimativa da difusividade térmica, baseado no método de Angstrom. Esta técnica é de grande interesse pela clareza de seu tratamento matemático e eficácia experimental, o que a torna uma boa ferramenta para identificar a difusividade térmica de novas ligas metálicas fabricadas em laboratórios de pesquisa.