Phenomenes instationnaires et segregation solutale en solidification bridgman

par STEPHANIE CORRE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pierre Desré.

Soutenue en 1997

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Lors d'une experience de solidification d'un alliage dilue a partir d'un bain fondu, l'homogeneite du cristal obtenu est directement influencee par differents parametres tels que les mouvements de convection naturellement presents dans le fluide ou les variations de la vitesse de tirage. L'objectif de ce travail de these s'inscrit alors dans l'etude des effets de telles instationnarites sur la repartition en solute. Dans un premier temps, notre demarche est purement analytique. Des lois d'echelle sont alors elaborees concernant la premiere perturbation que l'on rencontre dans toute experience, a savoir les premiers instants de la solidification, le transitoire initial. Par la suite, l'etablissement de modeles analytiques capables de traduire simplement les fluctuations de vitesse convective ou d'avancee du front de solidification en terme de concentration, a permis de mettre en evidence la generalite des lois d'echelles obtenues. Dans un deuxieme temps, nous cherchons a obtenir une confirmation experimentale de ces resultats en realisant des essais en perturbation de vitesse de croissance au sol. Nous participons egalement a l'analyse des changements du regime convectif (sous forme de fluctuation de gravite) au cours d'une experience embarquee dans l'espace. Nous montrons alors toute l'importance de la couche limite solutale et donc de l'influence respective de la diffusion et de la convection dans le transport de masse, sur la cinetique de retour a un etat d'equilibre. Cette etude permet par ailleurs, de souligner, en terme de frequence, les perturbations de gravite les plus nefastes a l'homogeneite du materiau solidifie. Enfin, d'un point de vue methodologique, nous avons suivi tout au long de ce travail une demache de type dynamique des systemes ou quelle que soit la configuration etudiee, nous cherchions a etablir des fonctions de transfert entre des perturbations d'origine diverse considerees comme l'entree du systeme et le champ de solute, la sortie.


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Informations

  • Détails : 109 P.
  • Annexes : 30 REF.

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