Modélisation de la formation des microporosités lors de la solidification d'alliages à base d'aluminium

par David Carpentier

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Gérard Lesoult et de Hervé Combeau.

Soutenue en 1994

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

Le président du jury était Georges Champier.

Les rapporteurs étaient Michel Rappaz.


  • Résumé

    En fonderie d'aluminium, la présence de microporosités au sein des pièces moulées nuit considérablement à leurs propriétés mécaniques. On comprend par conséquent que la modélisation et la prédiction de la formation des microporosités peuvent être d'un grand soutien pour le fondeur. Dans cette étude, nous avons observé tout d'abord expérimentalement la sensibilité à la formation des microporosités d'alliages binaires d'aluminium-silicium (Al-3%Si, Al-7%Si, Al-11%Si) dans des conditions de solidification unidirectionnelle ou uniforme. La caractérisation de nos essais nous a permis de retrouver certaines tendances déjà observées expérimentalement dans la littérature et notamment une augmentation de la fraction volumique de pores avec: la teneur initiale en hydrogène dissous, une microstructure plus grossière, une pression extérieure plus faible. Au vu de ces résultats, nous avons alors adopté une approche thermodynamique ou nous avons montré notamment que, dans l'intervalle de solidification des alliages d'aluminium, la diminution de la température et l'enrichissement en soluté du liquide résiduel peuvent diminuer considérablement la solubilité de l'hydrogène. Dans ces conditions, la formation des microporosités peut avoir lieu dans les premiers stades de la solidification ou les pertes de pression associées au retrait de solidification sont alors négligeables. Notre étude a abouti à la définition d'un modèle analytique de prédiction de la fraction volumique de pores se caractérisant par les deux étapes suivantes: 1) la détermination de la fraction solide critique à partir de laquelle la formation des microporosités devient thermodynamiquement possible, 2) le calcul de la fraction volumique de pores à partir de la résolution du bilan de masse pour l'hydrogène. Notre approche peut être utilisée pour d'autres alliages d'aluminium et/ou dans des conditions de solidification plus compliquées

  • Titre traduit

    Modeling of microporosity formation in aluminium base alloys castings


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Informations

  • Détails : 1 vol. (246 p.)
  • Annexes : 111 réf.

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