Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les deux premières étapes de la solidification sont la germination et la croissance des grains. C'est à ce stade que l'aluminium commence à prendre la forme de petites particules solides dans le métal liquide. Les conditions de formation des particules solides à ces étapes ont une grande influence sur la microstructure finale du métal. C'est la raison pour laquelle, il est important de développer une technique permettant d'observer l'évolution du nombre de particules et de leur taille, aussi bien expérimentalement, pour affiner le modèle théorique de la solidification, que pratiquement, en permettant d'observer en usine la cinétique de la solidification en corrélation avec les paramètres réels. Ces mesures se faisant à l'aide du LIMCA? (liquid metal cleanless analyser) qui par le passé a démontré sa capacité à détecter les grains solides dès leur formation. Il est donc intéressant d'étudier les possibilités d'utilisation de cette technique de mesure in-situ.

Ce projet se divise en trois phases. Premièrement, l'étude de l'effet de la taille de l'orifice sur les mesures. Cette étude se fait avec différents diamètres d'orifice pour permettre d'optimiser la taille de l'orifice et d'obtenir les meilleurs résultats. Les expériences ont démontré que l'orifice de 500um était adéquat puisqu'il présentait la même distribution de taille que la théorie de la solidification équiaxe.

La seconde partie de l'étude concerne l'évaluation de la meilleure technique pour l'acquisition des données. Deux façons s'offrent à nous ; l'acquisition ponctuelle, c'est-à-dire la prise d'une seule mesure par expérience et l'acquisition continue, qui se décrit comme étant une circulation du métal sans arrêt entre chaque mesure. Les avantages et les inconvénients de chaque méthode ont été apportés pour finalement affirmer que la technique d'acquisition en continue permet de descendre à une température bien plus basse que l'autre méthode et offre des résultats plus près de la théorie.

La dernière phase de ce projet consiste à vérifier la concordance des résultats obtenue avec le LIMCA? avec une autre méthode. La technique utilisée est la métallographie de métal solidifié rapidement. La comparaison des résultats de métal solidifié à différentes températures montre que les grains ont tendance à s'agglomérer. Ainsi, les mesures de tailles des particules obtenues lors des acquisitions sont plus grosses que les particules réelles.

La technique de mesure de grain à l'aide du LIMCA?, malgré certains inconvénients, reste une méthode intéressante pour connaître la croissance des grains équiaxes lors de solidification. En approfondissant les phénomènes thermiques et électriques régissant l'orifice, cette technique de mesure pourrait devenir un outil fort utile pour l'étude de la germination et de la croissance des grains dans un métal.