Formation de structures de grains dans des Alliages a solidification dendritique - Modélisation couplée automates cellulaires et éléments finis

Résumé : La solidification des alliages métalliques donne lieu à la formation de structures de grains dendritiques, colonnaire ou équiaxe. A la distribution spatiale de ces structures est associée une ségrégation de première importance pour la prédiction des propriétés du matériau. Dans le but d'étudier l'influence de la formation des grains sur la ségrégation, nous avons développé un modèle original, nommé CAFE. Il couple une approche en Automates Cellulaires (CA), support à la modélisation microscopique du développement des grains, et une approche en Eléments Finis (FE), modélisant l'évolution des variables macroscopiques. Le couplage défini entre CA et FE permet de tenir compte du déplacement des grains alors que les équations macroscopiques sont résolues dans l'approximation d'un solide fixe. Les différentes parties du couplage ont ainsi été validées numériquement. Nous avons également développé une approche en couche limite permettant un calcul rapide de la cinétique de croissance aux pointes des dendrites. Les résultats obtenus en simulant la chute de cristaux de NH4CI retrouvent les tailles de grains mesurées et, partiellement, l'évolution des vitesses de sédimentation. La simulation de l'expérience de solidification de Hebditch et Hunt sur des lingots plomb-étain montre l'existence d'une déstabilisation au front due à l'évolution d'un régime de croissance contraint à un régime de croissance non contraint, ce qui conduit à l'apparition de canaux ségrégés. Pour une structure colonnaire, l'orientation cristallographique des grains influence celle des canaux ségrégés. Dans le cas d'une structure équiaxe, la taille des grains modifie l'amplitude des mésoségrégations. L'influence de la structure granulaire sur la ségrégation est ainsi modélisée. Cependant, tant les résultats des confrontations pour la sédimentation des cristaux de NH4CI que la carte de ségrégation en étain indiquent qu'il serait nécessaire de modifier le calcul de la fraction de solide interne aux grains.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [71 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://hal-mines-paristech.archives-ouvertes.fr/tel-01445968
Contributeur : Gildas Guillemot <>
Soumis le : mardi 31 janvier 2017 - 11:04:02
Dernière modification le : lundi 12 novembre 2018 - 10:56:50
Document(s) archivé(s) le : lundi 1 mai 2017 - 12:18:42

Identifiants

  • HAL Id : tel-01445968, version 1

Citation

Gildas Guillemot. Formation de structures de grains dans des Alliages a solidification dendritique - Modélisation couplée automates cellulaires et éléments finis. Matériaux. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2004. Français. ⟨tel-01445968⟩

Partager

Métriques

Consultations de la notice

377

Téléchargements de fichiers

2142