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Eutectic solidification patterns: Interest of microgravity environment - 03/01/17

Doi : 10.1016/j.crme.2016.10.008 
Mathis Plapp a , Sabine Bottin-Rousseau b , Gabriel Faivre b , Silvère Akamatsu b
a Condensed Matter Physics, École polytechnique, CNRS, Université Paris-Saclay, 91128 Palaiseau, France 
b Sorbonne Universités, Université Pierre-et-Marie-Curie (Université Paris-6), CNRS UMR 7588, Institut des nanosciences de Paris, case courrier 840, 4, place Jussieu, 75252 Paris cedex 5, France 

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Abstract

The solidification of binary eutectic alloys produces two-phase composite materials in which the microstructure, that is, the geometrical distribution of the two solid phases, results from complex pattern-formation processes at the moving solid–liquid interface. Since the volume fraction of the two solids depends on the local composition, solidification dynamics can be strongly influenced by thermosolutal convection in the liquid. In this contribution, we review our experimental and numerical work devoted to the understanding of eutectic solidification under purely diffusive conditions, which will soon be tested and extended during the microgravity experiment TRANSPARENT ALLOYS planned by the European Space Agency (ESA).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

La solidification des alliages eutectiques binaires produit des matériaux composites biphasés, dont la microstructure, c'est-à-dire l'arrangement géométrique des deux phases cristallines dans le solide, résulte d'un processus complexe d'auto-organisation à l'interface solide–liquide en cours de croissance. Puisque la fraction volumique des phases solides est une fonction de la composition locale, la dynamique de solidification peut être fortement influencée par des mouvements de convection thermo-solutale dans le liquide. Dans cet article, nous faisons le point sur nos travaux expérimentaux et numériques dédiés à la compréhension de la croissance eutectique en conditions de transport purement diffusif. Ces résultats seront bientôt testés et étendus dans une expérience en micropesanteur TRANSPARENT ALLOYS prévue par l'Agence spatiale européenne (ESA).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Solidification, In situ experiments, Phase-field models

Mots-clés : Solidification, Expériences in situ, Modèles de champ de phase


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Vol 345 - N° 1

P. 56-65 - janvier 2017 Retour au numéro
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  • Aqueous foams and foam films stabilised by surfactants. Gravity-free studies
  • Dominique Langevin
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  • On the interest of microgravity experimentation for studying convective effects during the directional solidification of metal alloys
  • Henri Nguyen-Thi, Guillaume Reinhart, Bernard Billia

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