La solidification des alliages métalliques au GRD SAM : que faut-il en retenir ?

La réunion annuelle du Groupement De Recherche Solidification des Alliages Métalliques (GRD SAM) s’est déroulée les 5 et 6 décembre 2016 à Grenoble. Elle a regroupé 70 personnes : universitaires et industriels. Michel Stucky, expert alliages non ferreux à CTIF y a participé, il nous livre les principaux points à retenir.

Des alliages métalliques classiques aux intermétalliques

Ce groupe de réflexion, qui réunit une vingtaine de laboratoires, travaille sur différents aspects de la solidification des alliages métalliques. En interactions avec leurs homologues étrangers, principalement européens, ces laboratoires s’intéressent à la caractérisation et à la simulation des phénomènes intervenant lors de la solidification en fonderie et en soudage notamment. Leurs recherches concernent aussi bien les alliages métalliques « classiques » que les intermétalliques et le silicium.

L’intérêt de la micro et nano tomographie

La réunion s’est intéressée à l’utilisation des grands instruments (rayonnement X synchrotron, micropesanteur) dans l’étude de la solidification. Plusieurs intervenants ont montré l’intérêt de la micro et nano tomographie dans l’étude de la solidification. En effet, les vitesses d’acquisition des images permettent de filmer la solidification sous rayon X avec une excellente résolution. Ainsi, on peut étudier des problèmes tels que :

• L’interaction entre particule et dendrite lors de la solidification de composites à matrices métalliques ;
• La croissance équiaxe des dendrites dans les alliages d’aluminium ;
• La compétition entre croissance des grains et formation de défauts lors de la croissance du silicium, par exemple pour les applications photovoltaïques.
• Etc…

Les exposés sur les essais en microgravité ont permis d’illustrer l’intérêt de ce type d’essais dans la compréhension des mécanismes ultimes de la solidification en éliminant le transport convectif au profit du transport diffusif.

L’exposé d’Olivier Minster (ESA) a permis d’expliciter la nature et l’intérêt des essais planifiés pour la Station Spatiale Internationale (ISS) et de susciter des propositions d’expériences pour les campagnes futures.

La simulation : un outil majeur

La simulation reste l’outil privilégié dans l’étude de la solidification dans des domaines suivants :

• L’étude de la zone pâteuse et du gradient thermique en fusion de zone ;

• Les transformations de phases à l’état solide dans les soudures d’alliages à durcissement structural ;
• La simulation mésoscopique de la croissance dendritique comparativement à des simulations plus fines par des méthodes de champ de phase ;
• Les effets d’anisotropie interfaciale en liens avec les relations d’orientations dans les eutectiques lamellaires ;
• L’influence de la couche limite de diffusion à l’interface solide liquide en simulation de la ségrégation de la solidification dirigée.

Lors de la réunion, des exposés moins théoriques ont abordés :

• La fusion et la refusion VAR des alliages de zirconium pour l’industrie nucléaire ;
• La fabrication additive métal illustrant l’influence de la solidification rapide sur les microstructures ;
• Le rôle des plateformes technologiques dans le secteur des matériaux.

Cette réunion a permis aux universitaires de présenter les possibilités en termes de simulation, d’expérimentation et de caractérisations à la lumières des besoins exprimés par les industriels.

Contact Michel Stucky

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