Control of melt convection by a travelling magnetic field during the directional solidification of Al-Ni alloys - 13/02/08
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Abstract |
In the field of the metallic alloy development, the main industrial goals are the control of the metallurgical structure and defects. Hydrodynamic movements in the liquid phase have a significant influence on properties of the solidified product.
We focus our attention on two major effects influenced by forced convection induced by a travelling magnetic field: the macrosegregation and the grain structure for Al-3.5 wt% Ni alloys. We show that this configuration can control macrosegregations and that, moreover, the dendritic primary spacing maybe modified by varying the applied field.
With regards to the grain structure, we exhibit the effect of the forced convection on the microstructure. For the equiaxed regime growth, the effect of the travelling magnetic field on the constitutional undercooling and on the refiner distribution induces an equiaxed to an elongated transition. This mechanism enhances the nucleation and the growth of equiaxed grains. In the case of non-refined alloys, a mode of elongated free grains is obtained most likely because of fragmentation. To cite this article: K. Zaïdat et al., C. R. Mecanique 335 (2007).
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Résumé |
Dans le domaine de lʼélaboration des alliages métalliques, les principaux enjeux industriels résident dans la possibilité de maîtriser la structure métallurgique ainsi que les défauts qui surviennent lors de la phase de solidification. Lors de la solidification, les mouvements hydrodynamiques dans la phase liquide ont une influence importante sur les propriétés du produit solidifié.
Notre attention sʼest portée sur deux effets majeurs influencés par la présence de convection forcée par champ magnétique glissant : la macroségrégation et la structure de grains pour un alliage dʼAl-
Ni en présence ou non de particules affinantes. Nous montrons que dans le cas de lʼalliage choisi, la macroségrégation peut-être contrôlée et que de plus, lʼespacement primaire dendritique est modifié en fonction du champ appliqué.
En ce qui concerne les structures de grains, nous montrons lʼinfluence de la convection forcée sur le développement de la microstructure. Dans le cas dʼune solidification de type équiaxe, lʼinfluence de la convection forcée sur la couche solutale et sur la distribution des particules inoculantes montre une transition vers un régime de grains allongés. Dans le cas des alliages non affinés, un régime de grains libres allongés a pu être obtenu probablement à cause de la fragmentation. Pour citer cet article : K. Zaïdat et al., C. R. Mecanique 335 (2007).
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Keywords : Fluid mechanics, Directional solidification, Dendrites, Columnar grains, Equiaxed, Travelling magnetic fields, Natural and forced convection
Mots-clés : Mécanique des fluides, Solidification dirigée, Dendrites, Grains colonnaires, Équiaxe, Champ magnétique glissant, Convection naturelle et forcée
Plan
Vol 335 - N° 5-6
P. 330-335 - mai 2007 Retour au numéro
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