Thèse soutenue

Caractérisation in situ de la transition liquide solide par diffusion des rayons X
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Auteur / Autrice : Mohamed Kbibou
Direction : Mohamed El MansoriLaurent BarrallierLorène Héraud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux
Date : Soutenance le 10/12/2019
Etablissement(s) : Paris, ENSAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mechanics surfaces and materials processing (MSMP)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lorène Héraud

Mots clés

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Résumé

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La fonderie est un procédé de mise en forme de matériaux métalliques largement utilisé pour la fabrication des piècesdans de nombreux domaines. La caractérisation des pièces de fonderie est effectuée, en général, après solidificationet extraction de la pièce du moule. Cette étude vise à développer un suivi in-situ de la solidification des alliages enutilisant une source laboratoire, ce qui permet de caractériser les évolutions et les transformations de phases ayantlieu pendant la solidification par diffraction et diffusion des rayons X. Une cellule de diffraction, permettant unecaractérisation in-situ de cette solidification par diffraction des rayons X, a été instrumentée et montée sur legoniomètre Seifert 3000 du laboratoire MSMP. Cette étude a été menée sur des alliages binaires eutectique ethypoeutectique Bi-Sn à bas point de fusion, utilisés pour décrire, à plus basse température, le comportement desalliages de fonderie type Al-Si. Des analyses microstructurales par microscopie optique et électronique ont étéeffectuées afin de décrire la microstructure des deux alliages à température ambiante et une analyse thermique apermis de définir leurs températures caractéristiques de solidification. Les spectres de diffractions obtenus à l’étatsolide cristallin ont été analysés afin de déterminer les évolutions des paramètres de mailles cristallines ainsi que lesfractions des phases constituant les alliages. Les paramètres de mailles varient considérablement avec l’augmentationde la température. Dans les deux phases l’effet de la dilatation thermique tend à dilater la maille cristalline. Dans laphase (β-Sn), qui est une solution solide dont la composition chimique en Bi varie de manière importante en fonctionde la température, l’effet de composition et de la dilatation thermique sont concomitants. A l’état liquide la fonctionde distribution radiale réduite a permis de déterminer la distribution atomique locale. Les positions des premiersproches voisins ont été identifiées et comparées à l’ordre cristallin de l’alliage solide. L’étude présentée ici a étéeffectuée sur des alliages modèles à bas point de fusion, pourra se poursuive par une analyse in-situ de l’évolution del’état de contraintes mécaniques dans l’alliage pendant sa solidification. Par la suite, l’étude pourra être effectuée surdes alliages de fonderie type Al-Si en utilisant un système mobile et miniaturisé, monté sur des moules réels defonderie sous cinétiques de solidification contrôlées.