Étude expérimentale de la croissance libre de cristaux equiaxes en mouvement

par Sébastien Gérardin

Thèse de doctorat en Science et ingénierie des matériaux

Sous la direction de Gérard Lesoult.

Soutenue en 2002

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Les faciès structuraux et chimiques observés à cœur des grosses pièces de forge semblent s'expliquer en partie par le mouvement des cristaux équiaxes dans le puits liquide en cours de solidification. Afin de mieux comprendre les conséquences du mouvement relatif liquide/cristal sur le développement morphologique des grains en cours de croissance, nous avons construit un dispositif expérimental permettant de simuler la croissance de cristaux métalliques soumis à un courant de convection à partir d'alliages modèles transparents. Ce dispositif permet pour la première fois le suivi tri-dimensionnel d'un cristal sédimentant librement dans un liquide en surfusion, au repos, homogène en température et en composition. Au moyen de clichés photographiques donnant accès jusqu'à la structure interne du cristal et en nous appuyant sur un modèle de croissance, nous pouvons décrire de manière précise le comportement complet d'un cristal dendritique libre, à savoir, l'évolution au cours du temps de son diamètre, de sa vitesse de sédimentation, de sa vitesse de croissance ou même de sa fraction interne. La précision des mesures est telle que nous pouvons traiter nos résultats en termes de grandeurs instantanées et mettre en évidence que certaines tendances fines déjà prédites par le modèle s'observent effectivement expérimentalement. Finalement, non seulement le mouvement relatif liquide/cristal modifie considérablement la morphologie du cristal, mais il favorise nettement sa vitesse de croissance. Les vitesses enregistrées au cours de la sédimentation son1 jusqu'à 30 fois supérieures à celles calculées pour un régime purement diffusif.

  • Titre traduit

    Experimental study of free growth of settling equiaxed crystals


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Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 121-127

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