Une méthode pour mesurer, au sol, la diffusion d'impureté dans les métaux liquides

A ground-based measurement method for impurity diffusion measurement in liquid metals

• Auteur / Autrice : Valéry Botton
• Direction : René Moreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et transferts
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Malgré leur importance pour la physique de la phase liquide et la modélisation des phénomènes de solidification, les coefficients de diffusion dans les métaux et semi-conducteurs liquides sont encore mal connus. La dispersion observée dans les mesures de diffusion atteint fréquemment 30% pour un même expérimentateur et peut dépasser 100% quand plusieurs auteurs sont comparés. C'est que la convection naturelle est difficilement évitable dans les expériences sous gravité normale, notamment à haute température où il est difficile d'établir un champ de température uniforme. Cette convection augmente artificiellement le transport, ce qui peut mener à une surestimation du coefficient de diffusion. L'établissement de mesures en microgravité, où la convection naturelle est fortement réduite, permet d'obtenir des valeurs plus fiables, mais à un coût élevé. Une nouvelle méthode au sol est proposée ici, basée sur l'établissement et la modélisation d'un écoulement de convection naturelle bien maîtrisé et freiné aide d'un champ magnétique permanent. Testée sur la mesure de diffusion de Bi ou In à l'état d'impureté dans Sn, cette méthode permet de retrouver les valeurs mesurées en microgravité; elle est donc prometteuse.