Modélisation numérique des ségrégations lors de la solidification d'alliages Ti-Al

Numerical modeling of segregations during the solidification of Ti-Al alloys

¹ EPM/SIMAP/CNRS, Institut National Polytechnique de Grenoble, BP 95, 38402 Saint Martin d'Hères Cedex, France
² FCEIA, Universidad Nacional Rosario, Pelligrini 250, 2000 Rosario, Argentina
³ UTC Bucharest, Bd. Pache Protopopescu 66, 021414 Bucharest, Romania

Auteur de correspondance : anne.noeppel@hmg.inpg.fr

Reçu : 15 Mars 2007
Accepté : 7 Juin 2007

Résumé

La solidification des alliages binaires est problématique dans la mesure où de nombreuses hétérogénéités susceptibles de fragiliser le produit apparaissent. Ces hétérogénéités peuvent être à la fois de composition (appelées ségrégations) et de structures. Les ségrégations présentent, en outre, l'inconvénient d'apparaître aussi bien à l'échelle mésoscopique (freckles) qu'à l'échelle du lingot (macroségrégation). Il apparaît que la gravité joue un rôle prédominant dans la formation et le devenir des hétérogénéités observées. S'affranchir de cette composante peut être un des enjeux des nouveaux procédés de solidification. Par ailleurs, les alliages de titane-aluminium présentent une solidification péritectique : au cours de la solidification péritectique deux phases solides sont présentes dans le lingot. Un modèle numérique de solidification basé sur le moyennage statistique a été établi qui prend en compte la spécificité de ces alliages. Les calculs menés en condition de microgravité et de convection forcée montrent que la convection au voisinage du front de solidification influence la localisation des hétérogénéités.

Abstract

The solidification of binary alloys is problematic insofar as much heterogeneity likely to weaken the product appears. These heterogeneities can be at the same time of composition (called segregations) and of structures. The segregations present, moreover, the disadvantage of as well appearing on a mesoscopic scale (freckles) as on an ingot scale (macrosegregation). It appears that gravity plays a prevalent part in the formation and the evolution of heterogeneities. Moreover the titanium-aluminium alloys present peritectic solidification: during peritectic solidification two solid phases are present in the ingot. A numerical modelling of solidification based on the statistical average was established which takes into account the specificity of these alloys. The calculations carried out in condition of microgravity and forced convection show that the convection in the vicinity of the front of solidification influences the localization of heterogeneities.