Um modelo de campo de fases que considera anisotropias reduzidas ou elevadas da cinética interfacial (attachment kinetics) e da energia interfacial foi implementado para a simular em um domínio bidimensional a solidificação equiaxial em um líquido semi-infinito e super-resfriado. O algoritmo numérico para resolução das equações do modelo foi construído em linguagem C++ na plataforma CUDA (Compute Unified Device Architecture) para realizar cálculos paralelizados nos diversos núcleos/processadores da unidade de processamento computacional (CPU) e da unidade de processamento gráfico (GPU) de um computador pessoal. Inicialmente, o modelo foi utilizado para simular o crescimento equiaxial isotrópico de esferas e cilindros de comprimento infinito para entender em um contexto mais simples a importância da cinética interfacial e da transferência de calor no processo de crescimento equiaxial. Os resultados dessas simulações foram também comparados com os resultados da resolução do modelo clássico a partir de um método baseado nas funções de Green, permitindo identificar as condições para um modelo de campo de fases quantitativo. Foram então simulados crescimentos não-dendríticos e dendríticos considerando anisotropias isoladas da cinética interfacial e energia interfacial e posteriormente considerando simultaneamente os dois tipos de anisotropias. Resultados quantitativos dos crescimentos cilíndricos e esféricos podem ser obtidos no modelo de campo de fases de interface fina utilizando um perfil inicial de equilíbrio da variável de fase e espessuras da interface difusa menor ou igual a 0,125 vezes o menor raio de curvatura da interface. Resultados quantitativos ainda podem ser obtidos para o crescimento dendrítico com maiores espessuras para a morfologia e velocidade da ponta dendrítica em estado estacionário. Foi verificado que, com a elevada anisotropia da energia interfacial, há a formação de arestas na direção de crescimento preferencial do sólido. Com a elevada anisotropia do coeficiente cinético ocorre a formação de facetas que dificultam a transferência de calor e diminuem a velocidade da ponta dendrítica.

A phase-field model was implemented to simulate one-dimensional and twodimensional solidification of pure metals, with both high and low attachment kinetics and interfacial energy anisotropies. The numerical code was written in C++ language with CUDA library (Compute Unified Device Architecture) to fully utilize all processing cores from the CPU and GPU. Initially, the model was implemented in a onedimensional domain for equiaxial growth of cylindrical and spherical solids to better understand basic concepts of crystal growth kinetics and the importance of heat diffusion. These results were also compared to an integro-differential solution for the initial transient crystal growth with the use of the Green function to identify quantitative phase-field parameters requirements. Then, individual and combined interfacial and attachment kinetics anisotropies effects on non-dendritic and dendritic morphologies were investigated. In both cylindrical and spherical one-dimensional solutions, the phase-field method achieved quantitative results with thicknesses one order of magnitude lower than the smallest curvature radius at the solid-liquid interface, with an initial equilibrium phase variable profile. To correctly simulate the dendritic growth morphology and velocity, a diffuse interface thicknesses five times the capillarity length could be used at -0,55 undercooling. Edges were observed at the solid-liquid interface in the equilibrium Wulff shapes, kinetics Wulff shapes and equiaxed dendritic growth with high anisotropies of the interfacial attachment kinetics and interfacial energy. Edges were found in regularized orientations of the interfacial energy anisotropy, or at orientations with the lowest kinetic coefficient once the attachment kinetic anisotropy was high. The latter had more impact on adjacent areas of the tip, where structures similar to facets were found. These facets resulted in a decrease of tip velocity due to the more difficult heat diffusion ahead of a facet.