Convection naturelle et segregation en solidification bridgman sous champ magnetique

par ANNE CATHERINE NEUBRAND

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de R. MOREAU.

Soutenue en 1995

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Lors de la solidification d'un alliage metallique ou semi-conducteur a partir d'un bain fondu, le transport de solute par convection induit des heterogeneites de composition dans le solide forme. La microgravite ou l'application d'un champ magnetique permettent de reduire les mouvements convectifs dans le liquide afin de s'approcher du regime de transport de solute purement diffusif. Nous etudions la solidification bridgman en configuration horizontale ou verticale avec un champ magnetique. L'hypothese d'alliages dilues permet d'aborder separement les problemes hydrodynamiques et solutaux. En configuration horizontale, les principaux resultats concernant la convection naturelle en presence d'un champ magnetique axial ou vertical sont presentes. Nous avons montre et verifie experimentalement que l'ecoulement sous champ vertical est extrement sensible au degre d'uniformite du champ magnetique. En configuration verticale, l'ecoulement en presence d'un champ magnetique axial est etudie analytiquement et numeriquement. Le probleme solutal est aborde par des moyens experimentaux, numeriques et analytiques. Le dispositif brahms a permis de montrer la diminution de la segregation axiale en presence d'un champ magnetique axial lors de la solidification bridgman horizontale ou verticale d'un alliage dilue etain-bismuth. Une large plage de parametres a ete etudiee grace a la modelisation numerique et leur influence a ete quantifie par l'analyse des ordres de grandeur de l'equation du solute. Il apparait que, meme en configuration verticale, l'effet du champ magnetique n'est pas suffisant pour permettre d'elaborer des echantillons homogenes de taille respectable. Nous avons alors mis en evidence les roles complementaires du champ magnetique et de la microgravite


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  • Détails : 144 P.
  • Annexes : 38 REF.

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