Dissertations / Theses on the topic 'Solidification structure'
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1
Flood, S. C. "Factors affecting the grain structure during solidification." Thesis, University of Oxford, 1985. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.355749.
Full text
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Walters, Morgan C. "Solidification and structure formation in soft-core fluids." Thesis, Loughborough University, 2017. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/27342.
Full textAbstract:
This thesis analyses the structure, phase behaviour and dynamics of two dimensional (2D) systems of interacting soft-core particles, focussing in particular on how these can solidify and the properties of the resulting crystalline structures. Classical density functional theory (DFT) and dynamical density functional theory (DDFT) is used in the analysis, and an introduction to these is given. The first systems studied are particles interacting via the generalised exponential model of index n (GEM-n) pair potential, including binary mixtures of different types of GEM-n particles. We confirm that a simple mean-field approximate DFT (the RPA-DFT) provides a good approximation for the structure and thermodynamics. We study how solidification fronts advance into the unstable liquid after a temperature quench. We find that the length scale of the density modulations chosen by the front is not necessarily the length scale corresponding the equilibrium crystal structure. This results in the presence of defects and disorder in the structures formed. We analyse how these evolve over time, after the front has passed. We also find that for the binary mixtures, the defects and disorder persists for much longer and in-fact can remain indefinitely. In the final part of this thesis we analyse the Barkan-Engel-Lifshitz (BEL) model, which consists of particles interacting via a soft core potential that is more complicated than the GEM-n potential and can include a minimum in the potential and soft repulsion over several competing length scales. The form of the BEL potential gives good control over the shape of the dispersion relation, which allows it to be tuned to the regime where the system forms quasicrystals. In this regime, we study in detail the nature of the liquid state pair correlations and in particular the form of the asymptotic decay as the distance between the particles r tends to infinity. The usual approach used for fluids in three dimensions has to be generalised, in order to be applicable in 2D. It is found that there is a line in the phase diagram at which the asymptotic decay crosses over from being oscillatory with one wavelength to oscillatory with a different wavelength. We expect this to be a general characteristic of systems that form quasicrystals.
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Hashemi-Ahmady, M. "Solidification, structure and mechanical properties of A357 aluminium alloy." Thesis, University of Southampton, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.381127.
Full text
4
Giron, Gilles. "Structure de solidification des aciers rapides en refusion continue." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0141.
Full textAbstract:
L'etude porte sur la structure de solidification d'un acier rapide au molybdene et sa sensibilite aux conditions de refusion a l'arc sous vide. Les equilibres de phases a haute temperature et les microstructures correspondantes, relatifs a cet alliage, sont determines d'abord dans fe-c-mo. Puis l'influence du chrome et du vanadium est examinee. Les resultats sont completes par les donnees thermodynamiques de la base thermo-calc. L'espacement dendritique secondaire est defini en fonction des conditions de solidification, en incluant l'effet de la maturation. Deux modeles numeriques montrent l'influence des conditions de solidification sur la microstructure. Le premier modele traite la cristallisation d'un alliage en fonction de la loi de refroidissement imposee. Il tient compte de la diffusion dans le solide en relation avec l'espacement dendritique. Le second modele traite les aspects thermiques du procede de refusion a l'arc sous vide. Il fournit la loi de refroidissement qui controle la solidification. L'ensemble des deux modeles permet d'extrapoler depuis les resultats microstructuraux obtenus en laboratoire jusqu'aux conditions de solidification en refusion a l'arc sous vide. Les resultats sont compares avec les mesures sur lingots industriels.
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Cunha, M. A. da. "Structure and magnetic properties of Si-Fe ribbons produced by rapid solidification." Thesis, University of Leeds, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.383371.
Full text
6
Garda, Brahim. "Essais de coulabilité en fonderie : aspects thermiques, hydrodynamiques et structure de solidification." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0166.
Full textAbstract:
L'essai de coulabilite est couramment pratique en fonderie des pieces minces. Le metal liquide est injecte dans un moule en forme de tube et la longueur parcourue par le metal lorsque la solidification le bloque, mesure la coulabilite. Du point de vue theorique, la solidification de pieces minces fait intervenir de facon couplee l'hydrodynamique de remplissage qui dure quelques diziemes de seconde, la thermique, en particulier les echanges metal-moule, et les mecanismes de solidification. L'ecoulement est modifie par la solidification. Reciproquement, la structure de grains est sensible a l'ecoulement. Le champ de temperature depend fortement de l'ecoulement, principalement au voisinage du front liquide-gaz. Nous avons propose une formulation analytique des lignes de courant. Ensuite, nous avons realise plusieurs series d'essais sur la fonte et sur l'alliage al-2% cu. Ces essais ont montre que les echanges metal-moule peuvent etre representes par un coefficient d'echange, qui depend de la vitesse d'injection. Les essais sur la fonte ont permis de suivre en direct la progression du liquide tout en enregistrant la temperature du front liquide. Les essais sur l'alliage d'aluminium comportent des mesures sur la transition colonnaire-equiaxe et sur la taille des grains. Nous avons etabli un modele de nucleation et croissance des grains equiaxes qui permet de calculer la taille des grains a partir des conditions de refroidissement. Les differentes mesures, traitees par les modeles simplifies, ont permis de proposer un mecanisme du blocage par gel en croute: ecoulement tout liquide, formation de la croute colonnaire, sa fermeture, cristallisation equiaxe en bande, cristallisation qui bloque la croissance colonnaire. Ces resultats, et les modeles correspondants serviront de donnees pour valider un code numerique qui est developpe dans le cadre du programme europeen convective effects in solidification
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Heringer, Ferreira Romulo Adolfo. "Modélisation de la solidification de gouttes atomisées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL093N.
Full textAbstract:
Il est indéniable que, du point de vue des structures de solidification, les pièces mises en forme par des procédés de la métallurgie des poudres sont homogènes à l'échelle macroscopique (du produit). En est-il de même à l'échelle des particules qui composent ces pièces? Dans ce travail, nous présentons des analyses expérimentales à partir de mesures locales de composition faites sur des gouttes atomisées d'Al-Cu. Ces analyses montrent que la distribution de soluté n'est pas uniforme à l'échelle de ces gouttes. Un modèle numérique a été proposé pour la solidification de gouttes sphériques d'alliages binaires soumises à la convection. La solidification démarre au centre de la goutte pour une surfusion donnée et progresse radialement vers sa surface extérieure. Des moyennes volumiques des bilans d'énergie et de soluté sur chaque phase ont été prises. La résolution numérique des équations obtenues permet l'évaluation des distributions de l'enthalpie, de la température, des fractions des phases, et du titre massique de soluté dans la goutte. Des résultats sont présentés pour une goutte d'Al 1O%mass Cu avec des surfusions de germination à 0, 30 et 60 °C. Le modèle prévoit des ségrégations de soluté dans la goutte. Il prévoit également la refusion systématique des structures solides sursaturées, laquelle peut être à l'origine de la fragmentation et du possible affinage spontané des grains déjà observés dans les gouttes atomiséesIt's well known that, from the structural point of view, the parts formed by powder metallurgy processes are quite homogeneous on a macroscopic scale (of the product). Does it go in the same way on the scale of the particles which compose these parts? In this work we present results of local measurements of the species composition made on atomized Al-Cu droplets. This analysis shows a non-uniform distribution of alloy compounds in the observed sections of the droplets. A numerical model was proposed for the solidification of a spherical droplet subject to convection. The solidification starts with an imposed undercooling at the center of the droplet and progresses spherically towards its external surface. Volume average of the energy and solute balances was taken for each phase. The numerical solution of these equations allowed to evaluate the distributions of the enthalpy, temperature, phase fractions, and solute composition in the droplet. Results are presented for a droplet of Al 10%mass Cu, and nucleation undercooling of 0, 30 and 60 °C. The model predicts the solute segregation in the droplet. It predicts also a systematic remelting of the supersaturated solid structures, which can be related with fragmentation and possible grain refining
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Lehmann, Peter. "Controle de la solidification par effet Seebeck." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0098.
Full textAbstract:
Au cours de la solidification des alliages metalliques, du fait de la difference de pouvoir thermoelectrique entre le solide et le liquide, l'interface entre les deux phases peut etre consideree comme une jonction de thermocouple. Ainsi, lorsque cette interface est plane (donc isotherme), on accede directement a la temperature de celle-ci en mesurant la tension generee par l'ensemble solide-liquide. La premiere partie de ce travail est consacree au depouillement de mesures faites en microgravite. L'etude de la solidification en front plan a permis de montrer que dans ce cas, le regime de transport du solute etait purement diffusif. La destabilisation morphologique a ainsi pu etre etudiee dans les hypotheses du critere de mullins et sekerka. Lorsque l'interface est de type cellulaire, une densite de courant d'origine thermoelectrique apparait et le signal mesure a la fois la contribution thermique et la chute de tension ohmique. Un modele est developpe pour rendre compte de cet effet. A partir du signal il est alors possible de deduire la fraction liquide moyenne de la zone pateuse ainsi que les temperatures a la pointe et en fond de celle-ci. L'interaction d'un champ magnetique permanent avec ces courants thermoelectriques locaux cree une force de laplace. Dans la seconde partie, des experiences de solidification dendritique sont menees en configuration horizontale sous champ transverse. Cette force peut ainsi s'ajouter a la force de flottabilite ce qui permet de freiner ou d'augmenter la convection naturelle. Le regime de transport diffusif peut etre approche et notre modele permet de predire correctement la valeur du champ magnetique necessaire. Il est montre que l'espacement primaire interdendritique depend fortement du niveau convectif au voisinage du regime diffusif. Un modele simple est propose pour decrire la convection interdendritique dans cette configuration
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Albert, Virginie. "Macroségrégations et mouvement des cristaux équiaxes lors de la solidification d'alliages." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL037N.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans un programme de modélisation de la solidification et de la macroségrégation incluant le transport des cristaux équiaxes. Dans la première partie de l'étude, nous avons montré que les phénomènes physiques élémentaires à l'origine de la macroségrégation de lingotins Al-Cu de solidification dirigée ascendante ou descendante incluent le mouvement du liquide interdendritique lié à la convection naturelle ainsi que le mouvement des cristaux equiaxes. Dans la seconde partie, nous avons mis en place une expérience de sédimentation/croissance de cristaux equiaxes dans un alliage NH4Cl-H2O en surfusion. Nous avons donné la vitesse de croissance moyenne du cristal en fonction de sa vitesse de chute moyenne et l'évolution de sa vitesse de chute fonction de sa taille. Une modélisation de ces resultats expérimentaux doit prendre en compte l'effet de la convection liée à la sédimentation des cristaux equiaxes sur la croissance.
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Ben, Hamouda Haithem. "Modélisation et simulation de la structure de solidification dans les superalliages base-nickel : application AM1." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0040/document.
Full textAbstract:
L'alliage de première génération (AM1) est un superalliage base-nickel utilisé par la Snecma pour élaborer des aubes de turbine monocristallines de géométrie complexe capables de résister aux conditions extrêmes de température et de pression. Cependant, lors du procédé de solidification, le contrôle du flux de chaleur est difficile pour des raisons de complexité de la géométrie, de la mise en grappe des pièces ou de la cinétique de solidification de l'alliage. Par conséquent, le risque de germination parasite peut avoir lieu dans le liquide surfondu. Pour comprendre l'origine de la germination parasite, il est important d'identifier avec précision la variation des isothermes dans la pièce au cours de la solidification pour localiser les zones de surfusion critiques. Pour ce faire, nous avons prédit par simulation numérique la germination et la croissance des grains au cours de la solidification. Nous avons implémenté dans le module CAFE du code Procast un algorithme de couplage permettant de tenir compte de la transformation liquide→solide dans la résolution du problème thermique. Ce couplage a permis de prédire le phénomène de recalescence qui témoigne de la germination parasite. La conversion enthalpie→température dans ce couplage tient compte de plusieurs chemins de solidification qui dépendent du taux de refroidissement à chaque nœud du maillage éléments-finis. Ces chemins de solidification sont tabulés grâce à un nouveau modèle de microségrégation conçu pour les alliages multicomposés en solidification dendritique colonnaire et équiaxe. Ce modèle est basé sur les équations de conservation de la masse totale et de la masse des solutés moyennées sur un volume représentatif. Dans ce modèle, la diffusion des espèces chimiques est contrôlée dans toutes les phases. Le modèle est aussi couplé avec un logiciel de calcul thermodynamique et un modèle de cinétique de croissance dendritique conçu pour les alliages multicomposés. Les prédictions du modèle retrouvent d'expériences menées sur l'AM1AM1 is a nickel-based superalloy that Snecma relies on to elaborate single crystal turbine blades having complex geometry and high resistance to extreme conditions of temperature and pressure. However, controlling heat flux during solidification process is difficult because of many reasons such as the complex geometry, the way of clustering parts and the superalloy solidification kinetics. Consequently, stray grain nucleation can occur in the undercooling liquid. Therefore, it is important to precisely identify critical undercooled zones during solidification. To do this, a new coupling algorithm is integrated in Procast software through its CAFE module. This coupling considers liquid→solid transformation in solving thermal problem. Thus, predicted recalescence during stray grain nucleation can be observed. Enthalpy→temperature conversion is based on tabulated solidification paths depending on cooling rate computed at each Finite Element node. Solidification paths are calculated using a new microsegregation model based on total mass and solute mass conservation equations over a representative volume element. It includes both finite diffusion in phases and growth kinetics for multicomponent alloys. It is also coupled with a thermodynamic software for equilibrium computation. The microsegregation model fits experimental data provided by quenching tests on AM1 superalloy
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Pineau, Adrian. "Modélisation 3D de structures de grains par une approche automate cellulaire. Application à la compétition de croissance dendritique et à la cristallisation du silicium polycristallin." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM042.
Full textAbstract:
Les structures de grains résultantes des procédés de solidification influencent fortement les propriétés d'une pièce industrielle. Ceci est notamment le cas pour les propriétés mécaniques des pièces de fonderie en alliage métallique, ou les propriétés électriques des cellules photovoltaïque de silicium. L'approche CA-FE (Cellular Automaton - Finite Elements) permet de modéliser l'évolution des structures de grains dans les procédés de solidification à l'échelle macroscopique, mais nécessite des approximations aux échelles plus fines. Dans ce travail deux axes d'étude sont proposés. Premièrement, des simulations CA de compétition de croissance entre grains colonnaires sont réalisées pour un alliage de succinonitrile-0,4%pds acétone. Ceci est effectué en déterminant l'angle de joint grains en solidification dirigé. Ce travail est comparé à une étude champ de phase visant à étudier la relation entre orientations cristallographiques des grains en compétition et orientation de leur frontière. Les résultats obtenus avec l'approche CA sont très proches des résultats champ de phase pour un intervalle de taille de cellule centré autour de la marche maximale entre deux pointes de dendrites stationnaires de deux grains en compétition. La configuration d'Esaka, correspondant à une compétition de croissance dans un alliage de succinonitrile-1,3%pds acétone, a aussi été étudiée par l'approche CA. Le travail sur la croissance du silicium polycristallin a été réalisé dans le cadre du projet ANR CrySaLID. La méthode CA a été enrichie afin de permettre la modélisation de la croissance d'interfaces facettées et de la germination de grains en relation de macle sur ces interfaces. Ces développement utilisent des approches géométriques qui se basent sur des observations expérimentales in situ et ex situ. Le modèle résultant a été confronté expérimentalement et donne de bons accords qualitatif et quantitatif. Finalement, le modèle est appliqué à un cube de dimensions centimétriques. Il a été montré que les spécificités liées à la croissance du silicium polycristallin, à savoir la formation de facettes et la germination de grains en relation de macle, modifient drastiquement la structure de grains en comparaison avec une microstructure dendritiqueGrains structures obtained during solidification processes strongly influence the properties of technical products. It is specially the case for cast parts in metallic alloys, or for silicon photovoltaic cells. The CA-FE (Cellular Automaton - Finite Elements) method aims to model grain structure evolution during solidification at a macroscopic scale, but also requires approximations at smaller scales. In this work, two distinct studies are proposed. First, CA simulations of growth competition among columnar dendritic grains are carried out for a succinonitrile-0.4 wt% acetone alloy. This is achieved by computing the grain goundary orientation during directional solidification. Comparisons are subsequently conducted with recent phase field results derived under the same conditions. An excellent agreement is found with phase field simulations results within arange of intermediate cell size centered around the maximum step between primary stationary dendrite tips of the two competing grains. The Esaka configuration, corresponding to a dendritic growth competition for a succinonitrile-1.3 wt% acetone alloy, is also studied. Polycristalline silicon growth was investigated within the ANR CrySaLID project. The CA method was enriched to allow facets growth and grains in twin relationship modeling. These developements use a geometrical approach based on in situ and ex situ experimental observations. The resulting numerical model was applied to experimental configurations and good qualitative and quantitative agreements were found. Simulations over a cubic and centimetric domain were lastly conducted. It was found that facets growth and twin nucleations strongly modify the grains structure compared to a dendritic microstructrure
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Carozzani, Tommy. "Développement d'un modèle 3D Automate Cellulaire-Éléments Finis (CAFE) parallèle pour la prédiction de structures de grains lors de la solidification d'alliages métalliques." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00803282.
Full textAbstract:
La formation de la structure de grains dans les métaux pendant la solidification est déterminante pour les propriétés mécaniques et électroniques des pièces coulées. En plus de la texture donnée au matériau, la germination et la croissance des grains sont liées en particulier avec la formation des phases thermodynamiques et les inhomogénéités en composition d'éléments d'alliage. La structure de grains est rarement modélisée à l'échelle macroscopique, d'autant plus que l'approximation 2D est très souvent injustifiée. Dans ces travaux, la germination et la croissance de chaque grain individuel sont suivies avec un modèle macroscopique 3D CAFE. La microstructure interne des grains n'est pas explicitement résolue. Pour valider les approximations faites sur cette microstructure, une comparaison directe avec un modèle microscopique "champ de phase" a été réalisée. Celle-ci a permis de valider les hypothèses de construction du modèle CAFE, de mettre en avant le lien entre données calculées par les modèles microscopiques et paramètres d'entrée des modèles à plus grande échelle, et les domaines de validité de chaque modèle. Dans un deuxième temps, un couplage avec la ségrégation chimique et les bases de données thermodynamiques a été mise en place et appliquée sur un alliage binaire étain-plomb. Une expérience de macroségrégation par convection naturelle a été simulée. L'accord entre les courbes de température expérimentales et simulées atteint une précision de l'ordre de 1K, et la recalescence est correctement prédite. Les cartes de compositions sont comparables qualitativement, ainsi que la structure de grains. Les avantages du suivi de la structure ont été mis en évidence par rapport à une simulation par éléments finis classique. De plus, il a été montré que le calcul 3D était ici indispensable. Enfin, une implémentation parallèle optimisée du code a permis d'appliquer le modèle CAFE à un lingot de silicium polycristallin industriel de dimensions 0,192 x 0,192 x 2,08m, avec une taille de cellules de 250µm. Au total, 4,9 milliards de cellules sont représentées sur le domaine, et la germination et la croissance de 1,6 million de grains sont suivies.
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Dai, Huijuan. "A study of solidification structure evolution during investment casting of Ni-based superalloy for aero-engine turbine blades." Thesis, University of Leicester, 2009. http://hdl.handle.net/2381/4551.
Full textAbstract:
The need to achieve increased efficiency and performance in aerospace gas turbines requires advanced single crystal Ni-based superalloys to exhibit increased temperature capabilities. High temperature creep resistance of the turbine blades is one of the major limitations to meet increased performance goals of gas turbines. The ultimate creep resistance of the Ni-based superalloys is dependent on solidification structures formed during casting. In this study, multi-scale modelling method was used to study the solidification structure evolution occurring at various scales during investment casting. Modelling of solidification on the macroscopic scale of the process was implemented using a macroscopic Finite Element casting model, ProCAST, to predict thermal and flow profiles. The predicted thermal and flow data were then used as input in a meso-scale model Cellular Automaton Finite Element (CAFE) to predict grain structure and grain orientations during solidification. At the micro-level, detailed dendritic morphology and solutal interaction were investigated using a μMatIC model. Using the multi-scale approach, grain selection in spiral grain selector, formation of new grains ahead of solidification interface and the effect of dendrite packing patterns on primary dendrite spacing were investigated. The effect of spiral shape on grain selection in single crystal grain selector has been systematically studied. It was found that the efficiency of the spiral selector significantly depends on its geometry and dimensions. The spiral becomes more efficient with a smaller wax wire diameter, larger spiral diameter and smaller take-off angle. Formation of new grains ahead of solid/liquid growth front was simulated. Stray grain formation in the platform region of turbine blades was investigated, indicating that the alloy with greater susceptibility to the formation of stray grains has lower critical nucleation undercooling. The columnar-to-equiaxed transition (CET) during solidification was predicted and the effect of material properties on the CET was analyzed. The analysis results revealed that the CET can be promoted by: (1) decreasing the critical nucleation undercooling; (2) increasing the nuclei density of the melt; and (3) extending the solidification range. Dendrites with different packing patterns were used to simulate dendrite spacing adjustment during solidification. It was found that the branching of secondary and tertiary arms in the hexahedral packing is easier than that in the cuboidal packing, leading to a smaller average spacing.
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Prins, Heinrich Johann. "The effect of autogenous gas tungsten arc welding parameters on the solidification structure of two ferritic stainless steels." Diss., University of Pretoria, 2019. http://hdl.handle.net/2263/79303.
Full textAbstract:
Ferritic stainless steel is typically used in the automotive industry to fabricate welded tube that is plastically
deformed for flanging, bending and necking. The effect of welding parameters during autogenous gastungsten
arc welding (GTAW) of thin sheet on the weld metal structure and tensile properties were
determined. Two grades of ferritic stainless steels, a titanium-containing Grade 441 and a titanium-free
molybdenum-containing Grade 436, were used as base metal. Statistical analysis was used to determine the
influence of welding parameters on the microstructure of autogenous GTAW welds. The results of Grade 441
indicated that the welding speed and peak welding current had a statistically significant influence on the
amount of equiaxed grains that formed. For Grade 436, the same welding parameters (welding speed and
peak welding current) had a statistically significant influence on the grain size of the weld metal grains. The
ductility of a tensile test coupon machined parallel to the weld direction, for both base metal grades, was
unaffected by the welding parameters or the weld metal microstructure. The elongation was determined by
the amount of weld metal in the gauge area of a tensile coupon. The titanium content of the base material
seems to have the most significant effect on the formation of equiaxed grains.Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2019.
Metallurgical Engineering
MEng
Unrestricted
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Regados, Ygor Amadeo Sartori. "Modelo matemático para previsão da macrossegregação durante a solidificação com zona pastosa ou interface sólido-líquido plana." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-03052018-090007/.
Full textAbstract:
A macrossegregação pode causar problemas sérios em processos de fundição, mas pode ser útil em processos de refino metalúrgico como os empregados na produção de silício de alta pureza. Ela é formada por fluxos convectivos presentes tanto na solidificação plana quanto na solidificação com zona pastosa, enquanto o transporte difusivo é efetivo quando a solidificação direcional é controlada, mantendo-se uma interface plana. A modelagem da solidificação de lingotes em escala macroscópica é atualmente dividida em modelos que assumem a presença de uma zona pastosa e modelos que assumem interface plana como hipótese inicial, exigindo conhecimento prévio da morfologia interfacial durante toda a operação. Um modelo matemático para a macrossegregação causada por transportes difusivos e convectivos de soluto durante a solidificação com crescimento plano ou com zona pastosa foi apresentado e implantado. Uma análise numérica apenas do transporte difusivo revelou a transição da interface plana para uma zona pastosa desenvolvida, que ocorreu em coincidência com critérios de estabilidade clássicos, além de revelar uma região inicial refinada formada mesmo após a formação da zona pastosa e confirmar a ineficiência da difusão sozinha na formação de macrossegregação em maiores velocidades. A convecção demonstrou efeito estabilizador para a interface sólido-líquido plana ao reduzir a camada super-resfriada por soluto, assim como acentuou a macrossegregação, com tendência ao caso de Scheil. Ensaios experimentais para silício presentes na literatura foram avaliados com o modelo proposto, confirmando o efeito estabilizador da interface plana observado e também mostrando o papel fundamental da difusão na formação da interface plana. Os resultados do modelo foram comparados com os de ensaios experimentais conduzidos em um forno do tipo Bridgman com liga Al-1% Cu com velocidades de solidificação crescentes e a estabilidade da interface plana e a macrossegregação correspondente examinadas sem ou com convecção forçada. Os resultados experimentais indicaram uma região com interface sólido-líquido plana que, após a segunda mudança de velocidade, indicou a aparente formação de células, verificadas por análise metalográfica. A velocidade de crescimento crítica foi estimada no experimento, mostrando-se significativamente maior que a calculada através do critério do super-resfriamento constitucional.Macrosegregation is a source of serious problems in castings, but it can be a useful tool in metallurgical refining processes such as those employed in the production of high-purity silicon. It is often a result of convective liquid flow either at planar solidification or when a mushy zone is present, while diffusive solute transport is effective at controlled directional solidification with planar interfaces. Ingot solidification modeling at macroscopic scale is currently divided in models assuming a mushy zone is always present and planar interfaceassuming models, thus requiring prior knowledge of interface morphology. A mathematical model for macrosegregation resulting from diffusion and convection during solidification with planar interface or mushy zone was presented and implemented. Diffusive transport was evaluated numerically, revealing a transition from planar to mushy-zone solidification conforming to classical stability criterions, with an initial refined zone that grew even after a mushy zone developed and the inefficacy of macrodiffusion-induced macrosegregation at higher growth velocities shown. Convection showed stabilizing effect for planar solid-liquid interface by reducing the solute-undercooled layer and increased macrosegregation, with a tendency towards Scheil model. Silicon experiments publicly available were compared with the present model, confirming the experimentally-observed stabilizing effect and proving the key role of diffusion at macrosegregation formation on these systems. The model was evaluated with experiments made in a Bridgman-type furnace with an Al-1% Cu alloy with increasing growth velocities to study interface stability and macrosegregation with or without liquid stirring. Results indicate a planar growth region followed by a cellular interface one after the second velocity change, as identified by metallographical testing. Critical growth velocities for classical criterions were estimated after the experiments and were smaller than the evaluated ones.
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Xavier, Rodrigo Yokoyama [UNESP]. "Influência da deformação plástica no tratamento térmico de homogeneização de um aço ferramenta para trabalho a frio." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/148843.
Full textAbstract:
Submitted by RODRIGO YOKOYAMA XAVIER null (rodyok@hotmail.com) on 2017-02-16T01:10:07Z
No. of bitstreams: 1
Dissertação Mestrado - Rodrigo Yokoyama Xavier.pdf: 6767206 bytes, checksum: 36a0ac2db721a2114f623ea26fe9f582 (MD5)Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-02-22T17:27:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 xavier_ry_me_guara.pdf: 6767206 bytes, checksum: 36a0ac2db721a2114f623ea26fe9f582 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-02-22T17:27:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 xavier_ry_me_guara.pdf: 6767206 bytes, checksum: 36a0ac2db721a2114f623ea26fe9f582 (MD5) Previous issue date: 2017-01-30
O nível de qualidade de peças produzidas a partir de grandes lingotes está intimamente relacionado à qualidade dos lingotes em si. Dentre os diversos defeitos inerentes ao processo de solidificação, destacam-se as microssegregações de elementos de liga, que causam uma deterioração nas propriedades do produto final. Uma maneira de reduzir o dano causado pela microssegregação é através do Tratamento Térmico de Homogeneização, este por sua vez demanda elevados tempos de processo, elevando custos e tempos de fabricação. Uma das formas de reduzir os tempos de homogeneização, uma vez que este apresenta caráter difusional, é através da redução do espaçamento interdendrítico. Neste trabalho foi analisada a influência da deformação plástica como forma de reduzir o espaçamento entre dendritas no tratamento térmico de homogeneização. Para tal fim, utilizou-se um lingote fundido em aço ferramenta de composição química similar ao AISI A2. As amostras foram retiradas do núcleo do lingote no estado bruto de solidificação e sofreram deformações de 0,6 e 1,3 através do processo de laminação a quente, sendo temperadas em água na sequência. Após laminadas as amostras passaram por um tratamento térmico de homogeneização na temperatura de 1200°C por 8h ou 16h e foram novamente temperadas em água. As análises foram feitas através de Microscopia Óptica, Dureza Vickers, Difratometria de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. Foi observado em todas as amostras a presença de microrechupes, e uma microestrutura composta predominantemente por dendritas oriundas da solidificação, identificadas pela fase martensítica, envoltas por uma matriz formada de austenita retida, contendo carbonetos e sulfetos. Com a deformação plástica foi possível quebrar a estrutura dendrítica a aproximar as regiões segregadas das não segregadas. O tratamento térmico por um tempo de 8h não foi suficiente para homogeneizar a microestrutura e reduzir as microssegregações, independentemente do estado de deformação das amostras. O tratamento térmico por 16h apresentou os melhores resultados em relação à homogeneidade química, sendo tanto melhor o resultado quanto maior a deformação imposta às amostras.
The quality of pieces produced from large ingots is closely related to the quality of ingots itself. Among the various defects inherent to the solidification process, there is the microsegregation of alloying elements, causing a deterioration in the properties of the final product. One way to reduce the damage caused by microsegregation is through the homogenization heat treatment, this in turn demands long time of process, increasing costs and lead-times for manufacture. One way to reduce the homogenization time, since it has a diffusive character, is by reducing the interdendritic spacing. In this study was analyzed the influence of plastic deformation as a mean to reduce the spacing between dendrites in the homogenization heat treatment. For this purpose it was used a cast ingot of chemical composition similar to the AISI A2 tool steel. Samples were cut from the ingot center in the as-cast state and suffered deformations of 0.6 and 1.3 through the hot rolling process and quenched in water in the sequence. After rolling the samples passed through a homogenization heat treatment at a temperature of 1200°C for 8h and 16h and again were quenched in water. Analyses were performed by Optical Microscopy, Vickers Hardness, X-Ray Diffractometry and Scanning Electron Microscopy. It was observed in all samples the presence of microcavities, and a microstructure consisting predominantly by solidifications dendrites identified by a martensitic phase, involved by a retained austenite matrix containing carbides and sulfides. The plastic deformation broke the dendritic structure, and approached the segregated regions to the non-segregated regions. The heat treatment for 8h was not sufficient to homogenize the microstructure and reduce the microsegregation, independently of the deformation state of the samples. The heat treatment for 16h presented the best results in relation to the chemical homogeneity, and the better the result as the greater the deformation imposed on the samples.
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Chen, Shijia. "Modélisation tridimensionnelle Automate Cellulaire - Éléments Finis (CAFE) pour la simulation du développement des structures de grains dans les procédés de soudage GTAW / GMAW." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01038028.
Full textAbstract:
Le développement des structures de grains se formant durant les procédés de soudage par fusion a un large impact sur les propriétés et la résistance mécaniques des assemblages. Des défauts, tels que la fissuration à chaud, sont aussi liés à la texturation de grains propre à l'étape de solidification. La simulation directe du développement tri-dimensionnelle (3D) des structures de grains dans ces procédés, à l'échelle industrielle, est rarement proposée. Dans ce travail, une modélisation couplée 3D Automate Cellulaire (CA) - Eléments Finis (FE) est proposée pour prédire la formation des structures de grains dans les procédés de soudage multipasses GTAW (Gas Metal Arc Welding) et GMAW (Gas Metal Arc Welding). A l'échelle macroscopique, la modélisation FE permet la résolution des équations de conservation de la masse, de l'énergie et de la quantité de mouvement pour l'ensemble du domaine en s'appuyant sur un maillage adaptatif. Pour le procédé GMAW avec apport de matière, le modèle FE est enrichi et développé dans une approche level set (LS) afin de modéliser l'évolution de l'interface métal / air due au développement du cordon de soudure. Le domaine FE contient ainsi la pièce étudiée et l'air environnant dans lequel le cordon se développe. Les calculs FE sont couplés avec l'approche CA utilisée pour modéliser le développement de la structure de grains. Un maillage fixe ('maillage CA') est superposé au maillage adaptatif FE ('maillage FE'). Les champs macroscopiques propres au maillage FE sont ainsi interpolés entre le maillage adaptatif FE et le maillage fixe CA. Une nouvelle stratégie d'allocation / désallocation de la grille de cellules CA est ensuite utilisée basée sur l'allocation / désallocation des éléments du maillage CA. La grille CA est constituée d'un ensemble régulier de cellules cubiques superposées au domaine soudée. A l'échelle micro-, la grille est utilisée afin de simuler les étapes de fusion et solidification, à la frontière entre le domaine pâteux et le bain liquide, durant le processus de soudage. Les évolutions de températures des cellules sont définies par interpolation du maillage CA. Un couplage du modèle avec les chemins de solidification et les évolutions enthalpiques tabulés est aussi implémenté, permettant de suivre la thermique et les évolutions de fractions de phase propre à l'évolution du procédé. Avec de réduire les temps de calcul et la quantité de mémoire informatique nécessaire à ces simulations, une optimisation des maillages FE/CA et des tailles de cellules CA est proposée pour les deux approches FE et CA. La modélisation 3D proposée est appliquée à la simulation de la formation des structures de solidification formées durant le soudage GTAW et GMAW multipasses de pièces d'acier inoxydables de nuances UR 2202. Dans le procédé GTAW, l'influence de l'évolution des structures de grains selon les paramètres procédés est étudiée. L'orientation normale des grains avec l'augmentation de la vitesse de soudage est montrée. Dans le procédé GMAW, la modélisation permet de simuler la refusion et la croissance des grains des couches successives. De manière générale, les structures de grains prédites montrent qualitativement les évolutions attendues présentées dans la littérature.
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Perrut, Mikaël. "Etude expérimentale par observation in situ de la dynamique non-linéaire des fronts de solidification directionnelle eutectiques fibreux de l'alliage transparent succinonitrile-camphre." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00492990.
Full textAbstract:
Nous présentons une étude expérimentale de la dynamique des structures de solidi_cation directionnelle eutectiques _breuses non-facettées en échantillons semimassifs. L'alliage transparent utilisé est le succinonitrile-camphre droit. Nous utilisons un dispositif optique original d'observation en vue oblique, qui permet de suivre en temps réel l'ensemble de la structure avec une résolution micronique. La symétrie de base de la structure _breuse est hexagonale. Nous montrons qu'une courbure ré- siduelle des isothermes, provoquant un étirement continuel de la structure, conduit à un régime permanent au voisinage du seuil supérieur de stabilité (instabilité de branchement). Les branchements sont alors une source continuelle de défauts. Nous montrons aussi que le seuil inférieur de stabilité (élimination de _bres) coïncide avec le seuil de l'instabilité d'Eckhaus mesuré en échantillons minces. Nous avons étudié d'autres instabilités de la structure _breuse (oscillation, ovalisation)We present an experimental investigation of the dynamics of _brous non-faceted eutectic directional-solidi_cation structures in semi-bulk samples. A transparent succinonitrile-d,camphor alloy is used. The whole structure is followed in real time using a new optical setup, which permits to observe the growth front in oblique view with a micronic resolution. The symmetry of the _brous structure is basically hexagonal. We show that a residual curvature of the isotherms causes a constant stretching of the structure, and leads to a permanent regime near the upper stability threshold (branching instability). Defects are continually generated by the branching. We also show that the lower stability threshold (_bers elimination) coincides with the Eckhaus instability threshold, as measured in thin-sample experiments. We also studied other instabilities of the _brous structure (oscillation, ovalization)
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Greenlee, Alison S. "Development of a melting and directional solidification process for improving the grain structure and electronic properties of a silicon wafer." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1721.1/69781.
Full textAbstract:
Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2011.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 57).
A manufacturing process that produces high quality, inexpensive kerfless silicon wafers for photovoltaic cells is highly desirable. The process herein described was developed to melt and directionally solidify fine-grained silicon wafers at accelerated feed rates for improved electronic properties. The proposed process encapsulates a fine grained silicon wafer which is then sandwiched between two substrates with a specialized release layer. This stack is then zonemelted and recrystallized in a novel zone-melting furnace. The innovations herein described pertain to the design of a novel radiation furnace, the substrate selection, and the process parameters required to repeatedly yields planar wafers, with several centimeter sized grains, and a low dislocation density of10⁴4 cm -² . Specifically, the phenomena that govern the thickness profile of the wafer were examined, and process modifications were made to yield a planar wafer with a +/- 15 tm thickness range over 85% of a 6" wafer. Furthermore, a relationship between the thermal characteristics of the zonemelting furnace, the process feed rate, and the relative grain size were derived. This relationship was used to design and characterize a novel, zone-melting radiation furnace that can solidify a silicon wafer with ~10 solidification angle at 60 mm/min. Additionally, preferential nucleation sites that reduce the likelihood of large grains were identified and experimentally minimized by biasing the wafer to cool preferentially from one side. Finally, mechanisms to create dislocations were identified and minimized. This included minimizing the number of stress concentrations in the wafer and reducing the thermal resistance between the wafer and its supporting conductive substrate.
by Alison S. Greenlee.
S.M.
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Morel, Constance. "Etude de l'obtention par voie de fusion et solidification controlées des poudres de manganite de lanthane et de strontium pour application dans les couches de cathode de piles à combustible de type SOFC." Thesis, Orléans, 2010. http://www.theses.fr/2010ORLE2002/document.
Full textAbstract:
Nos travaux portent sur des manganites de lanthane et strontium (LSM), synthétisées par voie de fusion dans un four delévitation aérodynamique. Ce procédé, qui consiste à fondre des échantillons compactés sous impact laser, permetd’atteindre des températures très élevées (2500°C), tout en s’affranchissant des risques de pollution par le creuset. Lamicrostructure des produits obtenus a été caractérisée par DRX et observée au MEB. Leur composition chimique a étédéterminée par analyse EDS et leur stoechiométrie en oxygène, par ATG.L’étude a permis de définir les conditions nécessaires à l’obtention par fusion d’un matériau de composition LSM et destructure pérovskite. Nous avons mis en évidence les paramètres déterminants, montré en quoi ils affectent la nature desphases finales et proposé un mécanisme pour la cristallisation de celles-ci à partir du liquide de composition La1-xSrxMnO3±δ.Une méthode originale de détermination des propriétés élastiques (module d’Young, coefficient de Poisson) a été miseen oeuvre pour caractériser les produits d’un point de vue mécanique : la corrélation d’images enregistrées au cours d’unessai de traction indirecte par fendage. L’effet de l’ajout de différents dopants (Ga, Nb, Mg à raison de 5 et 10% sur lesite B) a été étudié en vue d’améliorer la tenue mécanique du LSMOur study concerns lanthanum and strontium manganites (LSM) synthesized by means of fusion in an aerodynamiclevitation furnace. This process consists in melting compacted samples with lasers, which enables to achievetemperatures as high as 2500°C while avoiding any pollution due to the crucible. The microstructure of the fusedproducts was characterized by XRD and investigated by SEM. Their chemical composition was determined by EDXanalyses and their O-stoichiometry by TGA.The study allowed us to define the conditions demanded in order to get a material exhibiting the LSM composition andthe purely perovskite structure. We evidenced the critical parameters, shew how they affect the final phases andproposed a mechanism for the crystallisation of these phases from a melt with the composition La1-xSrxMnO3±δ.To characterise our products from a mechanical point of view, an original method was used, based on the correlation ofimages recorded during an indirect tensile splitting test. Data on the elastic properties of the fused LSM were collectedand the effects on the mechanical strength of different dopants added on the B-site (Ga, Nb, Mg, 5 and 10%) werecompared
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Appolaire, Benoît. "Prise en compte du mouvement des cristaux equiaxes dans la modélisation de la solidification des lingots d'acier coules en fonderie." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL023N.
Full textAbstract:
En vue d'améliorer les prédictions des hétérogénéités chimiques et structurales présentés dans les gros lingots d'acier et résultant de leur solidification, nous avons développé un modèle d'évolution d'un cristal equiaxe tenant compte de son mouvement dans le métal liquide, connaissant les caractéristiques de ce dernier. Après confrontation du modèle avec des expériences sur alliage transparent, nous l'avons appliqué au cas des gros lingots d'acier en employant les caractéristiques du liquide calculées à l'aide du code solid. L'évolution du cristal s'est avérée très sensible aux conditions thermiques qui règnent dans le liquide. Celles-ci dépendant fortement de la densité de cristaux, nous avons étendu le modèle au cas d'un groupe de cristaux equiaxes. Son application nous a permis de proposer une explication concernant les différences de morphologie et de taille des cristaux observées au sein de la zone equiaxe des gros lingots d'acier : plus la densité de cristaux est grande, moins ils sont grands et dendritiques en raison du dégagement de chaleur important qui accompagne leur croissance. Nous en avons déduit l'importance des mécanismes d'apparition des cristaux. Enfin, nous avons tente de corréler grossièrement la morphologie des cristaux et la ségrégation négative observée en pied de lingot.
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Riberi-Béridot, Thècle. "In situ characterization by X-ray synchrotron imaging of the solidification of silicon for the photovoltaic applications : control of the grain structure and interaction with the defects and the impurities." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0412/document.
Full textAbstract:
Au cours de cette thèse, nous avons étudié in situ la solidification du silicium à l’aide de l'imagerie X-synchrotron. Les deux techniques utilisées lors de la solidification sont la radiographie et la diffraction de Bragg, elles permettent de caractériser: la dynamique des mécanismes de croissance, la cinétique de croissance, la nucléation et la compétition de grains, la déformation du réseau cristallin et les champs de contraintes liés aux dislocations. Ces observations sont combinées avec des caractérisations ex situ pour étudier l'orientation cristallographique, les déformations du réseau cristallin ainsi que les concentrations d'impuretés légères telles que le carbone et l'oxygène.La complémentarité de ces techniques permet d'étudier et de mieux comprendre : les phénomènes physiques liés à la formation de la structure de grain finale. Les résultats concernant la cinétique de croissance de l'interface solide-liquide et des facettes {111}, l'établissement de la structure de grain, l'importance du maclage, l'effet des impuretés légères, le champ de contrainte lié à la croissance et la compétition de grains et les dislocations sont discutés dans le manuscritDuring this thesis, we studied in situ the solidification of silicon with X-synchrotron imaging. The two techniques used during solidification are radiography and Bragg diffraction and they allow characterizing: dynamic growth mechanisms, growth kinetics, grain nucleation and competition, lattice deformation and dislocation related strain fields. These observations are combined with ex situ characterizations to study the crystallographic orientation, the deformations of the crystal lattice as well as the concentrations of light impurities such as carbon and oxygen. The complementarity of these techniques makes it possible to study and to better understand: the physical phenomena related to the formation of the final grain structure. Results concerning the growth kinetics of the solid-liquid interface and of the {111} facets, the establishment of the grain structure, the importance of twinning, the effect of light impurities, the strain field related to growth and grain competition and dislocations are discussed in the manuscript
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Perrut, Mikael. "Etude expérimentale par observation in-situ de la dynamique non-linéaire des fronts de solidification directionnelle eutectiques fibreux de l'alliage transparent succinonitrile-camphre." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00492990.
Full textAbstract:
Nous présentons une étude expérimentale de la dynamique des structures de solidification directionnelle eutectiques fibreuses non-facettées en échantillons semi-massifs. L'alliage transparent utilisé est le succinonitrile-camphre droit. Nous utilisons un dispositif optique original d'observation en vue oblique, qui permet de suivre en temps réel l'ensemble de la structure avec une résolution micronique. La symétrie de base de la structure fibreuse est hexagonale. Nous montrons qu'une courbure résiduelle des isothermes, provoquant un étirement continuel de la structure, conduit à un régime permanent au voisinage du seuil supérieur de stabilité (instabilité de branchement). Les branchements sont alors une source continuelle de défauts. Nous montrons aussi que le seuil inférieur de stabilité (élimination de fibres) coïncide avec le seuil de l'instabilité d'Eckhaus mesuré en échantillons minces. Nous avons étudié d'autres instabilités de la structure fibreuse (oscillation, ovalisation).
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Barrat, Jean-Louis. "Structure et cristallisation de liquides simples et de mélanges." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066249.
Full textAbstract:
Application de la théorie de la fonctionnelle de densité à l'étude de la cristallisation de liquides simples (potentiels en puissances inverses), de mélanges binaires et polydispersés de sphères dures et de sphères dures chargées de signes opposés. Pour les liquides simples, mise en évidence de l'importance du rôle des corrélations triples pour les potentiels faiblement répulsifs ; proposition d'une approximation de factorisation pour la fonction de corrélation directe à 3 points et comparaison aux résultats de simulations numériques. Formulation d'une équation intégrale sans paramètre ajustable pour la structure de paires, qui donne de bien meilleurs résultats que l'équation HNC. Proposition d’une généralisation de la cristallisation au cas quantique.
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Mangelinck-Noël, Nathalie. "Dynamique de la formation de la structure de grains dans les alliages métalliques et dans le silicium multi-cristallin pour les applications photovoltaïques." Habilitation à diriger des recherches, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00945414.
Full textAbstract:
Mes travaux depuis mon recrutement au CNRS et actuellement au sein de l'équipe MCA de l'IM2NP concernent principalement la solidification des matériaux. Les propriétés des matériaux sont largement contrôlées par la microstructure de solidification, les structures de grains et les ségrégations laissées dans le solide avant toute mise en forme et traitement postérieurs. Pour élaborer des matériaux possédant des propriétés définies, sur mesure et de façon reproductible, il est donc nécessaire de maîtriser les mécanismes qui lient les procédés d'élaboration à la structure interne à diverses échelles des matériaux. Mes travaux de recherche vont dans le sens de l'approfondissement de la connaissance de ces mécanismes et, à plus long terme, de l'application de ces recherches aux procédés industriels. La nécessité d'améliorer les procédés pour obtenir des pièces de plus en plus performantes et qui permettent des économies en énergie soulève de nombreuses questions métallurgiques pour la recherche et l'industrie. L'amélioration des procédés nécessite de comprendre les mécanismes physico-chimiques qui entrent en jeu pendant la phase de solidification. De plus, pour être prédictives et quantitatives, les simulations numériques largement utilisées en milieu industriel doivent être nourries par la connaissance de ces mécanismes, leur formulation mathématique et les paramètres entrant en jeu. Dans les alliages métalliques, j'étudie plus particulièrement les mécanismes de la formation de la structure de grains, de la transition colonnaire équiaxe (CET), des ségrégations induites par cette structure. Les grains colonnaires et équiaxes résultent de dendrites avec différentes morphologies. Les dendrites colonnaires sont allongées dans une direction tandis que les grains équiaxes n'ont pas de direction privilégiée. A cause de leur forme, les grains équiaxes permettent d'obtenir des propriétés mécaniques isotropes pour le matériau final et des champs de concentration plus homogènes que dans le cas de la croissance colonnaire. En fonction de l'application, l'un ou l'autre type de grain est préféré et doit donc être favorisé par le procédé de solidification (par exemple : les grains équiaxes dans les pièces de moteur, les grains colonnaires voire un monograin dans les aubes de turbines). En conséquence, la compréhension des mécanismes physico-chimiques qui contrôlent la CET est une question critique en métallurgie et qui reste d'actualité. Les grains équiaxes peuvent apparaître de deux manières au cours de la solidification. La première est la germination hétérogène sur des particules incluses volontairement dans l'alliage comme cela est fait couramment dans l'industrie de l'aluminium par exemple ou, sur des impuretés ou des précipités présents naturellement dans l'alliage. La seconde est le détachement de branches dendritiques secondaires dans la zone pâteuse ce qui est admis comme la cause de l'apparition d'une zone équiaxe au centre des lingots de fonderie. Afin de comprendre et de caractériser les mécanismes de la dynamique de formation de la structure de grains dans les alliages métalliques, mon programme de recherche comporte trois volets : * l'étude de la structure de grains et de la fragmentation (Chapitre 1) * l'étude de la CET en présence d'affinants dans des alliages à base aluminium (Chapitre 2) * l'influence de la convection au cours de la solidification de ces alliages (Chapitre 3). Mon approche est expérimentale et comporte des expériences originales: 1- Caractérisation in situ et en temps réel de la dynamique de la solidification d'alliages métalliques proches des alliages industriels par imagerie X synchrotron. 2- Etude des effets de la convection naturelle, de la convection contrôlée par un champ ou un stimulus externe ou, utilisation de la microgravité (absence de convection naturelle et de phénomènes de sédimentation). Par ailleurs, depuis 2008, je développe au sein de l'équipe MCA une nouvelle thématique de recherche pour laquelle j'ai mis en place un projet (Si-X : Caractérisation et compréhension de la cristallisation du SiIicium photovoltaïque: imagerie X synchrotron) financé par l'ANR HABISOL. Les cellules photovoltaïques (PV) sont amenées à devenir une des composantes majeures de l'habitat écologique de demain. Les différentes étapes d'élaboration des cellules PV à base de silicium (purification, cristallisation, traitements intermédiaires, procédé cellules) concourent au rendement des cellules PV. Dans ce cadre, je m'intéresse à la phase de cristallisation/solidification. Jusqu'à présent, du silicium en provenance de l'industrie microélectronique était employé pour fabriquer les cellules PV mais cette filière est très coûteuse et est tributaire de l'industrie microélectronique pour l'approvisionnement en silicium de qualité suffisante. D'autres voies d'approvisionnement et de fabrication du matériau silicium de qualité suffisante pour les applications PV sont explorées mais ces matériaux silicium sources doivent être considérés comme de nouveaux matériaux vis-à-vis des procédés d'élaboration de lingots et de cellules. En conséquence, un certain nombre de problèmes liés à la solidification de ces matériaux doivent être (ré)-examinés avec attention même pour des procédés établis pour les matériaux en provenance de l'industrie microélectronique. D'une manière générale, dans le Si multi-cristallin utilisé massivement pour la fabrication des cellules photovoltaïques, le rendement PV de la cellule est complètement différent en fonction de la structure de grains du lingot. Par conséquent, il est indispensable de contrôler et donc de comprendre la formation de la structure de grains issue de l'étape de solidification du Si multi-cristallin. Ces travaux sur le Si multi-cristallin font l'objet du chapitre 4. Pour les deux principaux types de matériaux que j'étudie (alliages métalliques, Si PV) la problématique de la solidification et en particulier de la formation de la structure de grains est essentielle. En revanche, la croissance du silicium multi-cristallin, en général facettée, est totalement différente de celle des alliages métalliques classiques ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour la compréhension de mécanismes peu abordés jusqu'à présent dans nos travaux : effet de l'orientation cristallographique, macles, croissance facettée.
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Bonvalot-Dubois, Béatrice. "Contribution à l'étude de la structure des interfaces et de la réduction chimique de matériaux composites (eutectiques orientés) à base d'oxydes NiO, CoO et MnO." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112379.
Full textAbstract:
Des structures eutectiques orientées oxyde-oxyde associant une phase de symétrie cubique, type NaCl, (MnO, CoO, NiO) à une phase de symétrie identique ou plus basse, ont été élaborées par solidification dirigée dans les systèmes Ni0-Zr0₂ (CaO), CoO-ZrO₂ (CaO), Mn0-Zr0₂ , Ni0-Gd₂ 0₃ (structures lamellaires) ainsi que Mn0 Al₂0₄ et NiO-La₂ NiO₄ (structures fibreuses). Les caractéristiques cristallographiques des interfaces obtenues ont été déterminées par diffraction des rayons X. Les directions de croissance préférentielles ainsi que les relations cristallographiques entre phases ont été déterminées ; dans le cas des structures lamellaires la nature du plan d'interface a été précisée. D’autre part, dans le cas des systèmes Ni0-Zr0₂ (Ca0) et Co0-ZrO₂ (CaO) les phases NiO et CoO ont été réduites sélectivement dans un mélange oxyda-réducteur CO/C0₂ à T = 1075°C. La réduction des oxydes de nickel et de cobalt est beaucoup plus rapide que celle, dans des conditions identiques, de monocristaux de NiO et CoO. Le processus de réduction a été décrit à l'aide d'un modèle électrochimique : les ions oxygène diffusent dans la zircone, à partir de l'interface interne Ni/NiO jusqu'à la surface : des échantillons, tandis que les électrons circulent dans métal formé. Par contre la réduction de NiO, observée dans les systèmes NiO-Y₂ 0₃ et NiO-ZrO₂ non stabilisée, où les phases Y₂0₃ et Zr0₂ ont une faible conductivité ionique, peut être expliquée par une diffusion du gaz réducteur jusqu'à l'interface Ni/NiO, par l'intermédiaire de porosités créées lors de la réduction dans les lamelles métalliques. La réduction de NiO, dans les échantillons NiO-ZrO₂ (CaO) de structure eutectique ainsi que dans les échantillons monocristallins, a été caractérisée cristallographiquement : trois relations d'orientation entre Ni et NiO ont été observées. Dans le cas de l’eutectique, il apparaît qu'une fraction importante du nickel formé conserve la même orientation, vis-à-vis de Zr0₂ , que l'oxyde de nickel initial.
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Chenoufi, Adel. "Structure et comportement thermodynamique des alliages métastables Ni-Ag et Al-Mn." Rouen, 1988. http://www.theses.fr/1988ROUES015.
Full textAbstract:
Etude par microscopie électronique en transmission et par diffraction de rayons X de la structure des couches minces Ni/Ag obtenues par pulvérisation cathodique. Les échantillons sont amorphes et biphasés pour une teneur de 0,5% en argent. Quand la concentration croît, la structure devient microcristalline. Préparation des couches amorphes Al Mn par pulvérisation cathodique. Obtention par irradiation électronique localisée de la phase quasicristalline décagonale T. Analyse par calorimétrie différentielle à balayage du comportement thermodynamique. Etude comparative avec d'autres alliages amorphes Pd Si, Ni P
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Bouville, Florian. "Self-assembly of anisotropic particles driven by ice growth : Mechanisms, applications and bioinspiration." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0155/document.
Full textAbstract:
Les phénomènes d'auto-assemblage sont au premier plan de la recherche en sciences des matériaux car ils comblent le vide laissé entre les procédés d'assemblage à l'échelle macroscopique et nanoscopique. L'auto-assemblage est basé sur l'organisation spontanée de composants individuels en motifs et structures. Contrôler l’agencement de la matière peut accroître les propriétés de matériaux en introduisant une certaine anisotropie. Cet agencement, comme de nombreux matériaux naturels le prouvent, peut même sous certaines conditions faire émerger de nouvelles caractéristiques. Au cours de ces trois années, nous avons utilisé l’ « ice templating » (texturation à la glace) pour déclencher l’alignement de plaquettes de dimensions microniques, le but final étant de répliquer la microstructure de la nacre. Cette technique induit la ségrégation des constituants d’une suspension à l’échelle du micron tout en obtenant des échantillons de quelques centimètres cubes. Ce procédé a permis la création de matériaux inorganique avec une microstructure semblable à la nacre, en additionnant trois niveaux de contrôles successifs : l’alignement local des plaquettes, l’alignement à longue distance des cristaux de glaces et enfin le contrôle de l’interface entre ces-mêmes plaquettes. L’utilisation d’une modélisation par éléments discrets nous a permis d’étudier la dynamique de l’auto-assemblage des particules anisotropes. Ce modèle, parce qu’il tient compte de la dynamique du procédé, nous a révélé comment l’organisation de ces particules se produit. La tomographie par rayon X a permis de visualiser les structures finales des échantillons et d’attester de la pertinence du modèle. L’alignement local des plaquettes dans les parois générées par la solidification de la glace peuvent accroître les propriétés fonctionnelles et structurales de composites. Dans ce cadres deux applications ont été étudiées : la conduction thermique dans des composites nitrure de bore hexagonal / silicone et les propriétés mécaniques d’alumine macroporeuses. Une adaptation du procédé a permis d’obtenir l’alignement à longue distance (quelques centimètres) des cristaux de glaces. Différents outils ont été développés pour caractériser la réponse fonctionnelle de ce type de composite en fonction de leurs architectures aux deux échelles considérées (celles des macropores et parois). Enfin, après la mise en place de ces deux niveaux de contrôle sur la structure, l’addition d’une phase vitreuse inorganique et de nanoparticules aux joints de grains des plaquettes a introduit, de façon similaire à la nacre, des interfaces pouvant dévier et arrêter la propagation de fissuresSelf-assembly phenomena are of prime interest in materials science, because they fill the gap between assembly of macrostructure and processing of nanomaterials. Self-assembly is based on the spontaneous organization of individual small constituents into patterns and structures. Controlling the spatial arrangement can possibly improve materials properties by maximizing its response in a given direction. Furthermore, particular types of spatial arrangement, such as found in natural structures, can even induce new properties. During the past three years, we have used ice templating process to trigger the assembly of platelet-shaped particles to replicate the hierarchical structure of nacre. Control over this technique allowed structural customization at different length-scales: local orientation of the platelets, ice crystal long range order, and the control if the interfaces between the platelets. This hierarchical process has set the ground for the creation of a new fully mineral nacre-like alumina. The local platelet self-assembly triggered by ice growth was investigated by Discrete Element Modelling which provided new insight into the dynamic phenomenon responsible for the particles alignment. Synchrotron X-ray tomography was used to validated the model results. The different architecture observed in the final samples are not the result of a percolation threshold, as one could expect, but is instead a consequence of the delicate balance between pushing and engulfment at the solidification front. The local alignment of platelets can be beneficial for the functional and structural characteristics of composites and relevant aspects for two potential applications were investigated: the thermal properties of the hexagonal boron nitride/silicon rubber composites and the mechanical properties of macroporous alumina. Further adaptation of the process allowed for long range ordering of the ice crystals (up to the centimeter scale). Different tools have also been developed in order to characterize the response of composites as a function of the architecture at the level of the macropores and particle organisation. Once those two levels of alignment were achieved, the addition of a glassy phase and nanoparticles to the grain boundaries of the platelets introduces, just like in nacre, interfaces capable of deflect and even stopping crack propagation
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Calonne, Virginie. "Propagation de fissure par fatigue dans les aciers austeno-ferritiques moulés : influence de la microstructure, du vieillissement et de la température d'essai." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005649.
Full textAbstract:
A la température de service (320°C), la ferrite des composants en acier inoxydable austéno-ferritique du circuit primaire des centrales nucléaires subit un vieillissement par transformations microstructurales. Cette phase devient alors fragile et la résilience du matériau chute.L'objectif de ce travail est d'étudier les vitesses et les mécanismes de propagation de fissure par fatigue en fonction du vieillissement et de la température d'essai (20°C/320°C). Pour cela, deux aciers moulés (30 % de ferrite) sont testés. Dans le but de mieux comprendre le rôle joué par l'orientation cristallographique des phases dans le mécanisme de propagation, la microstructure du matériau est étudiée par diffraction des électrons rétrodiffusés (ESBD) et par Trempe en Solidification Dirigée. Des éprouvettes sont également prélevées de telle sorte que la fissure se propage au travers de structures de solidification équiaxes et basaltiques. Microstructure, propriétés mécaniques en fatigue / fissuration et mécanismes sont alors reliés. Pour la gamme de delta K balayée, la fissure avance sans chemin préférentiel par une rupture successive des lattes de chacune de phases. Le plan macroscopique de fissuration, déterminé par ESBD, est imposé par l'orientation cristallographique du grain ferritique. Ainsi, selon la structure de solidification, des fissures secondaires peuvent apparaître ce qui influe sur les vitesses de propagation.
La fermeture de fissure, mesurée afin d'estimer les vitesses de propagation intrinsèques au matériau, diminue avec le vieillissement ce qui s'explique par l'accroissement de la composante cinématique du comportement plastique cyclique. La pente de la droite de Paris déterminée à partir de vitesses intrinsèques augmente avec le vieillissement. Le domaine de vitesse peut alors être séparé en deux parties : celle pour laquelle les vitesses sont plus faibles dans le matériau non vieilli et celle pour laquelle la tendance est inversée.
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Wittwer, Oliver Marc. "Solidification of xenon: Instabilities leading to complex structures /." Zürich : ETH, 2006. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=16643.
Full text
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Nakada, Masayuki. "Modification of solidification structures by pulse electric discharging." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1985. http://hdl.handle.net/1721.1/14853.
Full text
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Abbas, Fatima. "Modélisation et simulation numérique de la déformation et la rupture de la plaque d'athérosclérose dans les artères." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMLH05/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à la modélisation mathématique du flux sanguin dans les artères en présence de la sténose à cause de l'athérosclérose. L'athérosclérose est une maladie vasculaire complexe caractérisée par la formation d'une plaque menant au rétrécissement de l'artère. Elle est responsable des crises cardiaques et des accidents vasculaires cérébraux. Quels que soient les nombreux facteurs de risque identifiés - cholestérol et lipides, pression, régime alimentaire malsain et obésité - seuls des facteurs mécaniques et hémodynamiques peuvent donner une cause précise de cette maladie. Dans la première partie de la thèse, nous introduisons le modèle mathématique tridimensionnel décrivant l'introduction entre le sang et la paroi artérielle. Le modèle consiste à coupler la dynamique du flux sanguin donnée par les équations de Navier-Stokes formulées dans le cadre Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) avec les équations élastodynamiques décrivant l'élasticité de la paroi artérielle considérée comme un matériau hyperélastique modélisé par la loi de comportement non-linéaire de Saint Venant-Kirchhoff en tant que système d'interaction fluide-structure. Théoriquement, nous prouvons l'existence et l'unicité locale dans le temps de la solution pour ce système lorsque le fluide est supposé être un fluide homogène Newtonien incompressible et que la structure est décrite par la loi de comportement non-linéaire quasi-incompressible de Saint Venant-Kirchhoff. Les résultats sont établis en utilisant l'outil clé; le théorème du point fixe. La deuxième partie est consacrée à l'analyse numérique de ce modèle. Le sang est considéré comme un fluide non-Newtonien dont le comportement et les propriétés rhéologiques sont décrits par le modèle de Carreau, tandis que la paroi artérielle est un matériau homogène incompressible décrit par les équations élastodynamiques quasi-statiques. Les simulations sont effectuées dans l'espace à deux dimensions R^2 à l'aide du logiciel FreeFem ++ en utilisant la méthode des éléments finis. Nous nous concentrons sur l'étude de la viscosité, de la vitesse et des contraintes de cisaillement maximale. En outre, nous visons à localiser les zones de recirculation qui sont formées à la suite de l'existence de la sténose. En se basant sur de ces résultats, nous procédons à la détection de la zone de solidification où le sang passe de l'état liquide à un matériau de type gelée. Ensuite, nous spécifions que le sang solidifié est un matériau élastique linéaire qui obéit à la loi de Hooke et qui subit à une force de surface externe représentant la contrainte exercée par le sang sur la zone de solidification. Les résultats numériques concernant le sang solidifié sont obtenus en résolvant les équations d'élasticité linéaires à l'aide de FreeFem ++. Nous analysons principalement la déformation de cette zone ainsi que les contraintes de cisaillement la paroi. Les résultats obtenus vont nous permettre de proposer une hypothèse pour la formulation d'un modèle de ruptureThis thesis is devoted to the mathematical modeling of the blood flow in stenosed arteries due to atherosclerosis. Atherosclerosis is a complex vascular disease characterized by the build up of a plaque leading to the narrowing of the artery. It is responsible for heart attacks and strokes. Regardless of the many risk factors that have been identified- cholesterol and lipids, pressure, unhealthy diet and obesity- only mechanical and hemodynamic factors can give a precise cause of this disease. In the first part of the thesis, we introduce the three dimensional mathematical model describing the blood-wall setting. The model consists of coupling the dynamics of the blood flow given by the Navier-Stokes equations formulated in the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) framework with the elastodynamic equations describing the elasticity of the arterial wall considered as a hyperelastic material modeled by the non-linear Saint Venant-Kirchhoff model as a fluid-structure interaction (FSI) system. Theoretically, we prove local in time existence and uniqueness of solution for this system when the fluid is assumed to be an incompressible Newtonian homogeneous fluid and the structure is described by the quasi-incompressible non-linear Saint Venant-Kirchhoff model. Results are established relying on the key tool; the fixed point theorem. The second part is devoted for the numerical analysis of the FSI model. The blood is considered to be a non-Newtonian fluid whose behavior and rheological properties are described by Carreau model, while the arterial wall is a homogeneous incompressible material described by the quasi-static elastodynamic equations. Simulations are performed in the two dimensional space R^2 using the finite element method (FEM) software FreeFem++. We focus on investigating the pattern of the viscosity, the speed and the maximum shear stress. Further, we aim to locate the recirculation zones which are formed as a consequence of the existence of the stenosis. Based on these results we proceed to detect the solidification zone where the blood transits from liquid state to a jelly-like material. Next, we specify the solidified blood to be a linear elastic material that obeys Hooke's law and which is subjected to an external surface force representing the stress exerted by the blood on the solidification zone. Numerical results concerning the solidified blood are obtained by solving the linear elasticity equations using FreeFem++. Mainly, we analyze the deformation of this zone as well as the wall shear stress. These analyzed results will allow us to give our hypothesis to derive a rupture model
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Cruz, Kleber Augustin Sabat da. "Microestrutura de solidificação, resistencias mecanica e ao desgaste de ligas Al-Sn e Al-Si." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265102.
Full textAbstract:
Orientador: Amauri GarciaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-11T19:19:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_KleberAugustinSabatda_D.pdf: 13994845 bytes, checksum: c0766efdbf4acbaf7d07b0db50f1fe52 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: A procura por relações funcionais correlacionando parâmetros microestruturais e o comportamento mecânico de ligas metálicas é fundamental para a pré-programação do produto final. O presente estudo pretende contribuir para o entendimento sobre a influência dos parâmetros microestruturais na resistência ao desgaste e nas propriedades mecânicas de ligas de dois sistemas binários: AI-Sn e AI-Si. Tais ligas são bastante usadas em aplicações de engenharia, tais como mancais e camisas de cilindro de motores de combustão, respectivamente. Apesar do grande uso das ligas do sistema AI-Sn como material tribológico, são escassos os estudos sobre o desenvolvimento microestrutural destas ligas na literatura. Neste estudo, quatro ligas hipoeutéticas do sistema AI-Sn e três ligas hipoeutéticas do sistema AI-Si foram submetidas a solidificação unidirecional, na direção vertical e sentido ascendente, sob condições transitórias de fluxo de calor. Os espaçamentos dendríticos primários (À1) e secundários (À2) foram medidos nas direçõe.s transversal e longitudinal dos lingotes, respectivamente, e correlacionados com as variáveis térmicas que atuaram durante a solidificação. Uma abordagem teórico-experimental foi desenvolvida para determinar quantitativamente_as variáveis térmicas, tais como: coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde, velocidade de deslocamento da isoterma liquidus, gradientes térmicos, taxa de resfriamento e tempo local de solidificação. Este estudo também aborda a influência do teor de soluto nos espaçamentos dendríticos das ligas estudadas. Os dados experimentais obtidos, concementes à solidificação das ligas AI-Sn, são comparados com modelos de crescimento dendrítico existentes na literatura. O comportamento mecânico das ligas AI-Sn e AI-Si foi analisado por meio de ensaios de tração e de desgaste. O ensaio de desgaste utilizado foi o ensaio de micro-abrasão por esfera rotativa fixa, sob condições a seco (sem óleo lubrificante ou solução abrasiva). As amostras submetidas aos ensaios de desgaste foram retiradas na direção transversal dos lingotes. A condição a seco foi adotada para impedir a interferência de elementos interfaciais na resposta da microestrutura com relação ao desgaste mecânico. O volume de desgaste é o parâmetro quantificador da resistência ao desgaste e, são obtidas equações que correlacionam o volume de desgaste com espaçamentos dendríticos, levando em consideração o tempo de ensaio, que está relacionado com a distância de deslizamento.
Abstract: The search for relationships between microstructural parameters and mechanical behavior of alloys is fundamental for the pre-programming of final properties of as-cast components. The present study aims to contribute to the understanding about the influence of microstructural parameters on the wear resistance and mechanical properties of alloys of two binary systems: Al-Sn and AI-Si. Such alloys are widely used in engineering applications, especially as bearing components such as journal bearings and cylinder liners, respectively. Despite the wide use of Al-Sn alloys as bearing materiaIs studies on the microstructural development of such alloys are rare.. In the present study, four Al-Sn and three AI-Si hypoeutectic alloys were directionally solidified under upward unsteady state heat flow conditions. The primary (1,,1) and secondary (Â.2) dendrite arm spacings were measured along the castings length and correlated with transient solidification thermal variables. A combined theoretical and experimental approach has been used to quantitatively determine such thermal variables, i.e., transient metaVmold heat transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients, tip cooling rates and local solidifÍcation time. This study also focuses on the dependence of dendrite arm spacings on the alloy solute content. Furthermore, the experimental data conceming the solidification of AI -Sn alloys are compared with the main predictive dendritic models from the literature. The mechanical behaviors ofthe AI-Sn and AlSi alloys were analyzed by wear and tensile tests. Micro-abrasive wear tests under dry sliding conditions and by using a fixed rotating sphere were applied to transversal samples collected along the casting. The dry condition is adopted to prevent effects of interfacial elements such as abrasive slurry or lubricant oil on the microstructural response during the tests. The wear volume was used to evaluate the wear resistance. Afterwards, equations correlating the wear volume and the dendritic arm spacing have been proposed taking into account the influence of time (sliding distance).
Doutorado
Materiais e Processos de Fabricação
Doutor em Engenharia Mecânica
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Odložil, Jan. "Tuhnutí odlitků ve skořepinových formách při odlévání ve vakuu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2009. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-228718.
Full textAbstract:
Heat transfer during metal pouring and its solidification in the vacuum furnace have been investigated by experiments using model set of castings of different diameters and insulations. The pouring metal was Inconel 713LC alloy based on nickel. The found data have been used for optimization of the numerical simulation of the thermal regime during the both pouring and solidification phases of the process in vacuum. Numerical simulation of the alloy structure in individual castings has been made by the CAFE module of the ProCast software and obtained results compared with the real structure. The optimized boundary conditions can be used for simulation of real castings.
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Mosbah, Salem. "Modélisation multi échelle des structures de grains et des ségrégations dans les alliages métalliques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00349885.
Full textAbstract:
Ce travail présente deux approches pour la modélisation des structures de grains et de la ségrégation chimique associée à l'état de fonderie après solidification. La première approche est de développer un modèle basé sur une description semi-analytique des couches de diffusion chimique dans la phase solide et à l'extérieur des enveloppes des grains. L'originalité de ce modèle réside dans la prise en compte de la surfusion de germination des structures dendritique et eutectique. Nous avons appliqué le modèle développé aux gouttes solidifiées par lévitation électromagnétique (EML) et dont la germination de la structure primaire s'est produite spontanément. La technique EML est utilisée comme modèle expérimental pour produire des échantillons sphériques d'alliage aluminium–cuivre (Al-Cu) a différentes compositions nominales de cuivre. Pour chaque échantillon, nous avons étudié le cas d'une germination spontanée et le cas d'une germination déclenchée. Plusieurs degrés de surfusion ont été mesurés avant la germination des structures dendritique et eutectique. Des investigations expérimentales ont été menées pour caractériser une section centrale de chaque échantillon. Un microscope électronique à balayage (MEB), équipé d'un capteur rayon X, a été utilise pour l'analyse dispersive en énergie. Un ensemble complet de données a été généré pour chaque échantillon a travers des cartes de distribution du cuivre, de la structure eutectique et de l'espacement interdendritique secondaire. Le modèle permet une prédiction quantitative de la fraction de structure eutectique en accord avec les mesures effectuées et cela grâce à la prise en compte de la surfusion de germination eutectique. L'accord avec les mesures expérimentales est dû à la prise en compte de l'effet de la surfusion et de la recalescence eutectique. Dans la seconde approche, un modèle numérique 2D couplant Automate Cellulaire (CA) – Eléments Finis (FE) est développé pour la prédiction de la variation de la température et des cartes de ségrégation mesurées pour les échantillons Al-Cu. Un modèle de micro-ségrégation a été intégré dans chaque cellule de l'automate. Ce modèle permet de prendre en compte la surfusion de la germination de la phase primaire ainsi que la diffusion du soluté dans la phase solide. Les longueurs caractéristiques de diffusion ont été exprimé en fonction des espacements interdendritiques primaires et secondaires. Les équations de conservation d'énergie, de masse et de quantité de mouvement sont résolues par la méthode des éléments finis. Un nouveau schéma de couplage entre l'automate cellulaire et les éléments finis a été développé pour permettre l'adaptation du maillage. Un estimateur d'erreur géométrique a été intégré pour le contrôle de la taille et l'orientation des mailles afin d'optimiser la résolution par la méthode des éléments finis. L'application du modèle 2D CAFE a permis une compréhension avancée des résultats expérimentaux. Ce modèle a aussi été appliqué à la solidification d'une cavité rectangulaire d'un alliage étain-plomb. Les capacités du modèle pour l étude des transferts d'énergie et de masse aux échelles micro et macro ont été mise en évidence par le bon accord entre ces perditions et les mesures expérimentales (des cartes de température, de la macro–ségrégation et des structures de grains).
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Jay, Pascal. "Solidification de fontes blanches au vanadium en coulée centrifuge : étude structurale et modélisation." Grenoble INPG, 1991. http://www.theses.fr/1991INPG0020.
Full textAbstract:
L'optimisation des proprietes mecaniques concernees passe par le controle de deux aspects particuliers de la structure metallurgique: la nature, la distribution des carbures et l'etat structural de la matrice; la morphologie, en particulier l'espacement interdentritique. Les equilibres de phase ont ete etudies par analyse thermique differentielle et caracterisation. Les parametres structuraux ont ete calibres par solidification dirigee et mesures sur les prelevements de cylindres. Un modele de solification a permis la correlation entre les mesures de laboratoire et les mesures industrielles. La correlation s'avere satisfaisante seulement si le remplissage progressif est pris en compte
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Ann, Hee-Sung. "Solidification study and improved structural integrity of electroslag welds. /." Full text open access at:, 1987. http://content.ohsu.edu/u?/etd,145.
Full text
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Bedel, Marie. "Étude de la formation des structures de solidification et des macroségrégations en coulée semi-continue d'aluminium." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0013/document.
Full textAbstract:
Lors de la solidification d'un alliage métallique, des hétérogénéités de composition en éléments d'alliage et des hétérogénéités de taille des structures apparaissent. La modélisation est un outil précieux dans la maitrise de la formation de ces hétérogénéités, qui sont incompatibles avec les exigences industrielles. Au niveau international, le code de calcul SOLID est l'unique code de solidification permettant la prise en compte simultanée de la germination, de la croissance et du transport des grains, de la convection naturelle et du retrait à la solidification à l'échelle industrielle. Le travail de thèse a pour but d'améliorer la description du couplage de la germination et de la croissance des grains dans ce modèle. La diffusion solutale, qui contrôle la croissance des grains, est ainsi modélisée par une longueur de diffusion prenant en compte à la fois l'avancée de l'interface grain-liquide et la convection de la phase liquide. A l'échelle microscopique, une troisième phase est également ajoutée afin d'améliorer la prédiction de la croissance des grains, notamment du développement de leur morphologie. Le modèle permet de prédire quantitativement la compétition entre germination et croissance à l'échelle microscopique. Le modèle est ensuite appliqué à des cas de coulée en lingot fixe et de coulée semi-continue afin d'étudier le couplage entre germination et croissance à l'échelle macroscopique, en présence de transport à la fois des grains, des germes et du soluté. Les prédictions du modèle sont comparées à des mesures expérimentales et permettent de mettre en évidence l'importance du transport, non seulement des grains mais également des germes, dans la formation des hétérogénéités. La prise en compte de la dendritisation des grains au cours de la solidification modifie également de façon importante les prédictions, même lorsque leur morphologie finale est globulaireDuring solidification of metallic alloy, heterogeneities of solute composition and microstructure size appear. Mathematical models are valuable tools in the understanding and the control of the formation of these heterogeneities, which are incompatible with industrial requirements. Worldwide, SOLID is the only solidification model that simultaneously accounts for inoculation, the growth and motion of grains, natural convection and solidification shrinkage. The aim of this thesis is to improve the modelling of the coupling of nucleation and grain growth in this model. The solute diffusion, which controls the grain growth, is modelled by a diffusion length that takes into account both the motion of the solid-liquid interface and the convection of the liquid. At the microscopic scale, a third phase is added in order to improve the prediction of the growth of grains, particularly of the development of their morphology. The model can quantitatively predict the competition between the nucleation on inoculant particles and the grain growth at the microscopic scale. The model is applied to solidification of a static ingot and to direct chill casting in order to study the inoculation-growth coupling at the macroscopic scale. At this scale, the transport of the grains, of inoculant particles and of solute are all considered and are fully coupled. Comparisons of the model predictions to experimental measurements show the fundamental role of the transport of inoculants and of grains in the formation of the heterogeneities. The consideration of the development of dendritic grain morphologies considerably influences the predictions, even when their final morphology is globular
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Gandin, Charles-André. "Modélisation stochastique de la solidification : formation de structures de grains dendritiques /." [S.l.] : [s.n.], 1995. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1322.
Full text
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Heyvaert, Laurent. "Modélisation de la formation des structures et des microporosités durant la solidification d'alliages d'aluminium." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0265/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le projet PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) de l’ANR MATETPRO (Matériaux et Procédés pour des Produits Performants). L'objectif de ce projet est la promotion de nouveaux alliages aluminium-cuivre-lithium à destination de l'industrie aéronautique afin d'apporter une alternative aux composites. Cependant, ces alliages sont sujet à une importante porosité pour deux raisons : une forte solubilité à l'hydrogène et une facilité d'oxydation. Dans ce projet, le but de la thèse était d'établir un modèle de prédiction de la porosité à l'échelle du produit. La porosité se forme lors de la solidification de l’alliage à cause d'une plus faible solubilité de l'hydrogène dans le solide. La teneur en hydrogène dans la phase liquide va augmenter par ségrégation et provoquer la nucléation des pores. Il est donc nécessaire de prendre en compte la solidification dans la modélisation de la porosité. De plus, la composition locales modifie la cinétique de croissance des pores et la microstructure exerce une contrainte mécanique sur les pores qui modifie leur équilibre chimique. Après une première partie consacrée à améliorer les connaissances sur les phénomène de transport dans la coulée semi-continue d'aluminium, nous avons modélisé la formation de porosité en se basant sur les modèles disponibles. Le modèle a reproduit l'inhomogénéité de la porosité observée expérimentalement sur une plaque d'alliage aluminium-magnésium. L'analyse nous a montré que la limitation de la croissance par le temps de diffusion de l'hydrogène était responsable de ce profil particulier. La densité volumique des pores est critique pour la limitation de la croissance par la diffusion de l’hydrogène. En fonction de la densité, la croissance passe d'une croissance limitée à une croissance non limitéeThis thesis is part of the project PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) of the ANR MATEPRO (MATériaux Et PROcédés pour des produits performants). The goal of this project is the promotion of new aluminum-copper-lithium alloys for the aeronautic industry in order to propose an alternative to composite materials. Unfortunately, these alloys are highly sensitive to the appearance of porosity during the alloy creation process. It is due to a high hydrogen solubility and oxidation. Inside this project, my work was to establish a porosity model at the scale of the ingot. Porosity starts to develop during the solidification process due to a lower solubility of hydrogen in the solid phase. Hydrogen content in liquid phase increases by segregation and leads to pores' nucleation. Thus, it is necessary to take into account solidification for porosity-modeling purposes. It is even more important because the alloys' local composition alters the pores' growth and the microstructure modifies the chemical equilibrium by pinching effect.After a first part dedicated to general improvement of knowledge about transport phenomena in DC casting, the porosity formation model was developed based on model found in literature. The model was able to reproduce the inhomogeneity experimentally observed in an aluminum-magnesium ingot. This profile is explained by the hydrogen diffusion time which limits the pore growth. The pore density is critical for the growth limitation by hydrogen diffusion. Depending on the density, the growth switch from a non limited to a limited growth
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Coudon, Florent. "Comportement mécanique du superalliage base nickel à solidification dirigée DS200+Hf." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM062/document.
Full textAbstract:
De nombreuses études ont permis de développer des modèles de plasticité cristalline rendant compte de l’anisotropie d’un monocristal. Les matériaux à solidification dirigée (DS) peuvent être simulés avec des modèles semblables, sous réserve de connaître la morphologie et l'orientation cristallographique des grains contenus dans la pièce. Pour éviter ces analyses microstructurales coûteuses, il est possible de développer des approches, déterministes ou analysant les dispersions de la réponse sur un lot de << pièces synthétiques >> résolues par la méthode des éléments finis. Dans cette étude, nous avons tenté d'apporter les outils nécessaires aux deux types de modélisation. Avant tout, un modèle du monograin de DS200+Hf a été identifié pour une gamme de température allant de l’ambiante à 1200°C. Ensuite, plusieurs montées d'échelle ont été envisagées, d'abord sur un volume élémentaire représentatif (VER) puis sur une structure tridimensionnelle (éprouvette cruciforme). Sur le VER, la réponse de plusieurs modèles micromécaniques a été confrontée à des calculs de référence utilisant la méthode des éléments finis. Puis, le comportement mécanique d'une éprouvette cruciforme en DS200+Hf a été étudié, en réalisant des essais expérimentaux biaxiaux qui, ensuite, ont permis d'évaluer les prévisions du modèle. Ces résultats amènent à s'interroger sur la modélisation adaptée aux structures oligogranulaires (i.e. constituées d’un faible nombre de grains) : faut-il mailler explicitement l'échelle locale (les grains) dans la structure ou malgré la non-séparabilité des échelles, le modèle homogénéisé continue-t-il de fournir des résultats satisfaisants ?Various studies were aimed at developing crystal plasticity models to account for the anisotropic mechanical behaviour of single crystals. Directionally solidified (DS) materials can be modeled using such approaches, taking into account the underlying crystallographic structure. It requires the knowledge of the position, shape and crystallographic orientations of grains. To prevent heavy microstructure analyses, other models have to be developed for industrial calculations, using homogenization theory or considering a batch of synthetic pieces calculated using Crystal Plasticity Finite Elements Method (CPFEM). The aim of this thesis is to bring computational tools to carry out the two types of modeling for industrial applications. First of all, a crystal plasticity model for one grain of DS200+Hf is defined ranging from room temperature to 1200°C. Some scale transition rules, using full-field or mean-field approaches, are studied first in the theoretical case of a representative volume element (RVE) and then on tri-dimensional structures in order to access overall and local responses. For the RVE responses, micromechanical models are compared with a reference produced by CPFEM for various loadings. Moreover, the mechanical behaviour of a DS200+Hf cruciform specimen is studied. Biaxial tests with digital image correlation allow us to check the model predictions. These results raise questions about the modeling of oligogranular structures (i.e. with a small number of grains): should it be accepted that the local scale must be explicitly meshed, or, despite the fact that scale separability is not ensured, can we consider that the homogenized model still produces reliable results?
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Mazet, Thierry. "Etude des structures de solidification et des ségrégations dans les lingots d'acier." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL107N.
Full text
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Billotte, Thomas. "Caractérisation et modélisation des structures de solidification en soudage TIG d’alliages austénitiques." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0084/document.
Full textAbstract:
La nécessité de garantir l’intégrité des structures soudées pousse les industriels à augmenter leur domaine de compétences en matière de simulation numérique du soudage. La solidification est l’étape clé de ce procédé. Dès lors que la sélection des grains est reproduite correctement par les simulations, le comportement mécanique et la réponse aux contrôles non destructifs de l’assemblage peuvent être déduits. Ce travail cherche à définir les phénomènes thermométallurgiques décrivant les mécanismes de formation des microstructures du soudage. Ces mécanismes servent ensuite à valider l’usage d’un nouveau modèle de solidification qui réalise un post-traitement du calcul de thermique avec un automate cellulaire (modèle CAFE_WELD). Pour se faire, des expériences de soudage sont réalisées et caractérisées par EBSD. Ces analyses permettent de suivre la sélection des grains dans la soudure. L’effet de la refusion sur la sélection des grains est bien mis en évidence lors du soudage multi-passes. Ces caractérisations sont complétées par une analyse fine de la solidification du métal d’apport utilisé pour le soudage. Ces résultats permettent la mise en données du modèle nécessaire à la réalisation numérique des mêmes expériences de soudage. Les comparaisons entre les soudures vraies et numériques montrent que les phénomènes physiques intégrés au modèle ne sont pas suffisants pour reproduire les propriétés microstructurales générées par le soudageToday, industrials want to upgrade their welding numerical simulation knowledge’s in order to be able to guarantee the welded structure integrity. Solidification is the main step of welding process. As soon as the grain selection in welded region is well reproduced by simulation software, mechanical properties and nondestructive test response can be deduced. This work tries to find thermometallurgical phenomena in order to describe the microstructures formation during welding. These mechanisms are used for validating a new solidification model which realizes a thermal calcul post-treatment with a cellular automaton (CAFE_WELD). In this aim, welding experiences were done and characterized with EBSD. These analyses allow following the grain selection into the weld. The refusion effect is clearly seen in the case of multi-pass weld. These results are completed by the fine solidification characterizations on filler metal employed in welding experiences. In this way, the model implementation can be done in order to do numerical simulation of the same experiences. The comparisons between real and numerical experiences show that the physical laws taken into account in CAFE_WELD model are not sufficient to reproduce the microstructural properties occurring in welding
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Mašková, Lenka. "Řízená krystalizace odlitků z hliníkových slitin ve skořepinových formách." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2010. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-228994.
Full textAbstract:
The aim of this thesis is to verify a possibility of controlling the crystallisation of aluminium alloys poured in shell moulds in order to achieve directional solidification. For this purpose, new cooling plant has been designed and fabricated. Several sample castings were produced under different initial conditions. Based on the evaluation of measured temperatures, a numerical simulation of heat transfer was created using the ProCAST software. Finally, the sample castings were sectioned into specimens that were, subsequently, metallographically polished and the evaluation of their structure with respect to the amount and types of defects was performed.
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Gennesson, Marvin. "Étude expérimentale de la mise en place des structures de solidification dans les lingots d'acier." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0278/document.
Full textAbstract:
L’amélioration de la solidification de lingots d’acier industriels de plusieurs tonnes demeure un défi scientifique. Lors de cette étape cruciale, des hétérogénéités chimiques – à l’échelle du mètre – peuvent se développer. Le mouvement des grains solides qui se forment et se déplacent dans le bain liquide est un des leviers d’action sur la macroségrégation. L’inoculation permet d’agir sur le nombre, la taille et la morphologie de ces grains via des ajouts dans le métal liquide. Dans ce travail, les nuances 42CrMo4 et 34Cr4 ont été inoculées pour plusieurs formats de lingots. Des techniques de caractérisation (2D et 3D) ont été développées pour la comparaison des structures de solidification dendritiques avant et après inoculation. Une première série de lingotins (50 g) a montré l’effet affinant de poudres à bonne cohérence cristallographique avec la ferrite et l’effet grossissant d’un ferroalliage de cérium. Après une étude à plus grande échelle (8 kg) pour les meilleurs candidats (poudres de TiN, CeO2, Si3N4 et ferroalliage de cérium), un ajout de cérium a été fait dans un lingot industriel de 6,2 t. Le cérium, responsable de la croissance des grains équiaxes pour l’ensemble des lingots caractérisés. Il agit probablement sur les tensions interfaciales solide/liquide et moule/liquide tout en remplaçant les sites de germination nativement présents dans le métal liquide par des inclusions au cérium qui ne servent pas de sites de germinationImproving the solidification of large industrial steel ingots remains a scientific challenge. During casting chemical heterogeneities (macrosegregation), sometimes in the scale of meters, can arise. Solid grain motion is one phenomena responsible for macrosegregation. Inoculation allows the number, size and morphology of these grains to be modified through additions to the liquid metal. In this work 42CrMo4 and 34Cr4 grade steel ingots of several sizes were modified with potential inoculants. Characterization techniques (2D and 3D) were developed to compare dendritic solidification structures before and after inoculation. The first series of small ingots (50 g) showed grain refinement for powder additions with a low lattice misfit between the inoculant and solidifying melt, and a coarsening effect when ferrocerium was added. The best inoculant candidates (TiN, CeO2, Si3N4 powders and cerium ferroalloy) were tested in medium sized ingots, after which the cerium addition was tested with a 6,2 t industrial ingot. Cerium is responsible for coarsening the grain size in all sizes of cast ingots investigated. This is likely due to a modification of the solid/liquid and liquid/mold interfacial energy along with the replacement of existing sites with cerium inclusions which are not active during nucleation
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Jazayeri-Gharehbagh, Ali. "The effects of Si and V additions on the structures and properties of rapidly solidified Ti₃Al." Thesis, University of Sheffield, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.339932.
Full text
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FARIA, JUNIOR RUBENS N. de. "The Structures and properties of Pr/Nd-Fe-B-(Cu) permanent magnets and alloys." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 1993. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/10359.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Made available in DSpace on 2014-10-09T13:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04760.pdf: 5699610 bytes, checksum: c39af246787ef81d5c48ece3cf888efc (MD5)
Thesis (Ph.D)
IPEN/T
University of Birmingham, Birmingham, England
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Boubeker, Rabia. "La formation des structures équiaxes : mouvement des grains, croissance-refusion, conséquences sur les macroségrégations." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_BOUBEKER_R.pdf.
Full textAbstract:
En vue d'améliorer les prédictions des hétérogénéités chimiques observées sur les lingots d'acier en fin de solidification, une étude numérique tenant compte du mouvement et de la croissance-refusion des grains équiaxes a été réalisée. Après une étude bibliographique sur la formation des grains équiaxes, une approche diphasique a été utilisée pour décrire la croissance et la refusion des grains globulaires en mouvement dans le liquide. Cette étude numérique a été implémentée dans le code SOLID. Le mouvement des grains est décrit dans un premier temps avec l'hypothèse que ces derniers se déplacent à la même vitesse que la phase liquide. Les résultats obtenus ont montré l'influence du mouvement et de la croissance et refusion des grains, surtout dans les zones surchauffées. . . Ensuite, nous avons tenu compte du mouvement propre des grains. Dans ce cas, une fraction solide de cohérence au-delà de laquelle les grains sont immobiles a été introduite. Cette étude a montré que la macroségregation finale est fortement dépendante de cette fraction de cohérence ainsi que de la densité de flux de fragments. Enfin, nous avons montré qu'il est possible d'ajuster les données d'entrée du modèle pour obtenir une bonne cohérence entre les résultats numériques et expérimentauxIn order to improve the predictions ofheterogeneitiesof composition observed on steel ingots at the end of solidification, a numerical study which takes into account the movement and the growth of equiaxed grains has been realized. After a bibliographic part related to the formation of the equiaxed grains, a diphasic approach has been adopted to describe the growth and the remelting of globular grains moving in the liquid bulk. This numerical study was implemented in the computer code SOLill. The movement of the grains has been described in a first part with the assumption that the grains move at the same speed than that of the liquid phase. The results obtained. " showed the influence of the movement and growth-remelting of the grains on solidification, especially in the evolution of the superheated zones. Then, we have taken into account the own movement of the grains which differs from that of the liquid phase. Ln this case, a solid fraction of coherence beyond which grains are imposed to be fixed has been introduced. This study showed that the final macrosegregation is strongly dependent on this fraction of coherency and on the flux density of fragments. Finally, we have demonstrated that it was possible to adjust the input data of the model in order to get a good agreement between the numerical and the experimental results
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Hamri, Bachir. "Etude de la modification des structures de solidification à l'aide d'un brasseur électromagnétique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1998. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/215138.
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Sferdjella, Sabrina. "Étude de l'effet des mouvements de convection sur les structures de solidification et ségrégations de l'alliage d'aluminium 5182." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL078N.
Full textAbstract:
Dans le but de comprendre l'influence des mouvements de convection sur les structures de solidification et ségrégations de l'alliage d'aluminium 5182, des coulées de billettes de 76 mm de diamètre de cet alliage ont été réalisées au Centre de Recherche de Voreppe (ALCAN-Péchiney). Le dispositif utilisé est équipé d'un inducteur générant un champ électromagnétique qui permet la mise en mouvement du métal liquide. Celui-ci peut se faire dans le sens de la convection naturelle ou en sens inverse. Quatre intensités de courant ont été utilisées. L'influence de l'affinage et de la surchauffe a également été étudiée. Les billettes ainsi obtenues sont soit affinées ou non affinées, coulées avec une forte surchauffe (35°C - 40°C) ou une faible surchauffe (15 - 30°C), brassées en sens direct ou en sens inverse, avec différentes intensités de brassage appliquées successivement pendant la coulée. Les résultats obtenus ont montré une influence de ces différents paramètres sur les profils de température enregistrés au centre des billettes, sur la structure des billettes et sur les profils de microségrégation. Les profils de température dans le cas des échantillons brassés en sens direct et inverse présentent un palier, autour du liquidus dans le cas des billettes non affinées et à 2,5°C de surfusion dans le cas des billettes affinées. Ce palier pourrait être le résultat d'un fort couplage entre le mouvement de grains et leur croissance ou refusion. L'analyse des structures montre la présence d'alternances de bandes colonnaires et équiaxes dans le cas des billettes non affinées brassées. La position des bandes colonnaires dépend de la force et du sens de brassage ainsi que de la surchauffe. Ces alternances sont expliquées à travers un diagramme GV en considérant les temps de croissance des structures colonnaires et équiaxes, ainsi que le temps de transport des grains équiaxes. Dans le cas des billettes affinées, la structure est formée de grains équiaxes dendritiques et/ou globulaires. On a observé une augmentation de la proportion de grains globulaires lorsque le brassage augmente, ainsi qu'une diminution de la taille de grains, même dans le cas des billettes affinées, lorsque la surchauffe est faible. Les résultats montrent aussi une influence du brassage sur les profils de microségrégation via la microstructure. Les profils présentent une courbure négative dans le cas des structures dendritiques, qui devient positive lorsque la proportion de grains globulaires augmenteIn order to understand the influence of convection on the formation of solidification structures and segregations in 5182 Aluminium alloy, billets of this alloy were cast at Centre de Recherche de Voreppe (ALCAN-Péchiney). The billets were 76 mm in diameter and cast in a semi-continuous system. The mould was inserted into an inductor generating an electromagnetic field which permits the stirring of the melt. The stirring was applied either in the direction of the natural convection, or in the reverse direction. Four intensities were used. The effect of grain refining and superheat was also studied. The billets obtained were refined or not, cast with high superheat (35°C - 40°C) or low superheat (15 - 30°C), and were stirred directly or inversely with the four stirring intensities, applied successively during the casting. The results showed that the different parameters used have some influence on the temperature profiles, on the billet structure and on the microsegregation profiles. In the case of stirred and non refined billets, it was observed that the temperature profiles present an isothermal plateau around the liquidus temperature. In the case of stirred and refined billets, the isothermal plateau was at 2. 5°C of undercooling. This plateau was associated with the transport and growth of the solid. The observations of the billet structure show the presence of bands of columnar grains alternated with bands of equiaxed grains, in the case of stirred and non grain refined billets. These bands were explained using a GV diagram, considering the growing time of the columnar and equiaxed grains, and the transport time of the equiaxed grains. In the case of grain refined billets, the structure observed is formed of dendritic and/or globulitic grains. It was observed that the extent of globulitic grains increased when the stirring intensity increased ; it was also observed that the grain size decreased when the stirring increased even with grain refined billets. Results show a decrease of grain size with low superheat. The microsegregation profiles show an influence of the stirring via the structure of the billet. It was observed that for the dendritic structure, the microsegregation profiles present a negative curvature which becomes positive when the extent of the globulitic grains increases