Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://www.tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2012.046
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

MACROSSEGREGAÇÃO NA SOLIDIFICAÇÃO UNIDIRECIONAL TRANSIENTE DE SILÍCIO METALÚRGICO

MACROSSEGREGATION DURING TRANSIENT UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF METALLURGICAL GRADE SILICON

Lima, Moysés Leite de; Martorano, Marcelo Aquino; Pereira, Rodrigo Vallejo; Cekinski, Efraim; Albertin, Eduardo; Ferreira Neto, João Batista

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Resumo

O principal objetivo do presente trabalho é estudar a macrossegregação de impurezas durante a solidificação unidirecional e transiente do silício de grau metalúrgico. Foi obtido um lingote cilíndrico após solidificação do silício de grau metalúrgico em um forno estático com aquecimento resistivo. Foram obtidas macrografias e micrografias da seção longitudinal do lingote para verificar a estrutura de grãos e a ocorrência de intermetálicos. Foram retiradas amostras ao longo do eixo longitudinal do lingote e analisadas com relação à composição química. O lingote apresenta uma estrutura predominantemente de grãos colunares, geralmente observada após a solidificação unidirecional. As micrografias mostram uma concentração de intermetálicos no topo do lingote, enquanto outras regiões estão isentas. Os perfis de composição apresentam um acúmulo de impurezas no topo do lingote, evidenciando a macrossegregação de impurezas e o refino do silício de composição inicial.

Palavras-chave

Silício, Macrossegregação, Refino, Solidificação direcional

Abstract

The main objective of the present work is to study the macrosegregation of impurity elements during the unidirectional solidification of metallurgical grade silicon. A cylindrical ingot was obtained by melting and solidification of metallurgical grade silicon in a resistance furnace. Macrographs and micrographs of the longitudinal section of the ingot were examined. These reveal a grain structure consisting mainly of columnar grains and intermetallic precipitates concentrated at the ingot top. The remaining part of the ingot was free from any type of intermetallic. The compositions of samples extracted along the ingot were measured by chemical analysis, enabling the construction of concentration profiles. These profiles show an accumulation of impurity elements at the ingot top, indicating the macrosegregation of these elements and an effect of refining the initial composition.

Keywords

Silicon, Macrosegregation, Refining, Unidirectional solidification

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