Contribution aux phénomènes de décomposition dans les alliages binaires

Abstract

Les caractéristiques de la morphologie de la dendrite équiaxe, se croissant dans un liquide Al-Mg en surfusion, sont simulées numériquement en utilisant le modèle de suivi virtuel de Front. L'équilibre local à l'interface liquide - solide et l'accumulation de soluté en avant de l'interface sont résolus pour simuler le processus de croissance en 2D, dans des conditions de solidification isotherme. On considère les surfusions de constitution et de courbure et l'anisotropie de l'énergie de l'interface liquide - solide. Le mécanisme et la cinétique du mouvement d'interface est simulé pour les deux types de cellules considérées comme cellules d'interface: 4 cellules et 8 cellules. Les résultats montrent que la méthode de quatre voisins introduit une forte anisotropie artificielle, introduite par la grille, sur l'orientation de croissance cristallographique même dans la croissance avec une orientation de 0°. Lorsque toutes les cellules entourant le seed sont prises comme interface, la morphologie et l'orientation cristallographique de la dendrite dépendent de la vitesse de croissance qui elle même dépend de l'interaction des paramètres de simulation numérique et physique. Les dendrites simulées suivent leurs orientations cristallographiques attribuées et la croissance est stabilisée par le choix de paramètres qui fournissent les résultats prévisibles avec un minimum de cout computationnel possible. Le modèle peut également extraire efficacement la chaleur latente libérée avec une condition aux limites de température constante. Features of equiaxed dendrite morphology, growing into an undercooled Al-Mg liquid melt, are numerically simulated using the Virtual Front Tracking model. Local equilibrium at the liquid solid interface and the buildup of solute ahead of the interface, are solved to simulate the 2D growth process, in isothermal solidification conditions. Constitutional and curvature undercoolings and anisotropy of the SL interface energy are considered. The mechanism and kinetic of interface movement is simulated for the two kinds of cells assigned as interface cells: 4 cells and 8 cells. The results show that the four cell neighborhood method introduces strong artificial grid anisotropy on the crystallographic growth orientation even in the growth with 0 degree orientation. When all the cells surrounding the seed are assigned as interface, the dendrite morphology and the crystallographic orientation depends on the growth velocity. On the other hand, the growth velocity depends on the interplay of both numerical and physical simulation parameters. The simulated dendrites follow their assigned crystallographic orientation and the growth is stabilized by the choice of parameters that provide the expected results without any high computational cost. We show also that the model can efficiently extract the released latent heat with constant temperature boundary condition.