INFLUENCE D’ELEMENTS D’ADDITION SUR LA DESTABILISATION

DU FRONT DE SOLIDIFICATION D’UN ALLIAGE EUTECTIQUE

L. Amirouche*, M. Kersani, N. Beldjoudi

Institut de Physique, U.S.T.H.B.,B.P. 32, El-Alia, Bab Ezzouar, Alger, Algérie

* Corresponding author. E-mail : lamirouche@yahoo.fr

Received : 09 August 2001; revised version accepted : 05 May 2002

Abstract 

The different factors that may influence a solidification front shapes and thus modify the microstructure have been studied for the Cd-Zn eutectic alloy. The most important identified factors that determine the stability of the front are the solidification rate R and the temperature gradient G ; since the solid-liquid interface may remain quite stable for some adequate values of the ratio G/R. Unidirectional solidification with a slow growth rate and a significant temperature gradient allow to stabilise the solid-liquid interface witch is then assumed to be planar since most of its parts are assumed to grow with the same rate. Indeed, it has been experimentally shown that for R = 2.5 µm.s-1 and G = 85 °C.cm-1, the interface is morphologically planar, since the Cd-Zn composite microstructure is quite exempt from structural defects such as dendrites [1]. On the other hand, it has been widely shown experimentally, that this interface may undergo some morphological instabilities leading to the formation of eutectic cells or colonies, owing to the presence of a ternary element or impurity [2]. The latter case is the subject of the present work. We have studied the influence of the Ge ternary element addition (for different compositions), on the solidification front shapes as well as on the microstructures of the Cd-Zn binary eutectic system.

Keywords : Eutectic solidification; Growth rate; Colony structures.

Résumé 

Nous avons étudié les différents facteurs qui peuvent influencer les formes du front de solidification de l’alliage eutectique binaire Cd-Zn et modifier ainsi sa microstructure. Parmi ces facteurs nous pouvons citer d’une part, la vitesse de solidification V et le gradient thermique G, sachant que pour des valeurs appropriées du rapport G/V, le front de solidification demeure stable. Une solidification unidirectionnelle S.U. à vitesse de croissance lente et à gradient thermique important, permet de stabiliser l’interface qui est alors supposée plane sachant que toutes ses parties avancent à la même vitesse. En effet, pour une solidification unidirectionnelle à une vitesse V = 2.5 µm.s-1 et un gradient thermique G = 85°C.cm-1, l’interface est morphologiquement plane et une microstructure composite parfaitement exempte de défauts structuraux en résulte [1]. D’autre part, il a été montré expérimentalement que cette interface peut connaître des instabilités morphologiques , suite à l’adjonction d’éléments d’impureté à l’alliage binaire [2]. Ce dernier cas fait l’objet du présent travail ; nous avons étudié l’influence de l’addition de l’élément ternaire Ge (à différentes concentrations), sur les formes du front de solidification et donc sur les microstructures du binaire eutectique Cd-Zn.

Mots clés : Solidification eutectique ; Vitesse de croissance ; Structures en colonies.

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