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Sous-thème 1-3
: Vers les grandes échelles (M. Založnik) Contexte : Les approches multi-échelles macroscopiques permettent de modéliser des processus solidification directement comparables aux procédés industriels. Leur objectif principal est d’analyser le couplage entre les phénomènes de transport à l’échelle du procédé (convection dans le liquide, transport de grains équiaxes) et la cinétique de croissance du solide (germination, développement des microstructures, leur texture et leur morphologie). Ces modèles reposent sur une description homogénéisée (par prise de moyenne volumique, par prise de moyenne d’ensemble, ou par la théorie des mélanges) de l’échelle microscopique. L’échelle macroscopique est alors représentée par des équations de transport moyennées. L’homogénéisation de l’échelle microscopique repose sur une série d'hypothèses relatives au développement de la microstructure lors de la solidification et à son interaction avec le transport de masse et de chaleur. Cette description repose notamment sur des modèles 1D analytiques, souvent en régime de diffusion, ou bien sur des hypothèses simplistes sur les effets de la convection à l’échelle microscopique et sur les interactions dans un groupe de grains en croissance.
(a) ; (b)
Objectifs A
la suite des développements réalisés au cours des 25
dernières années, les modèles multi-échelles macroscopiques
ont atteint un degré de maturité qui permet maintenant
d’accéder à une description fine des couplages entre les
microstructures et le transport macroscopique par convection et
également les liens entre les défauts de ségrégation
chimique et les microstructures dans des procédés de coulée.
Néanmoins, la capacité des simulations de fournir des
résultats prédictifs et quantitatifs est dans la plupart des
cas limitée par une description incomplète : Microstructures
de
solidification observées au niveau de l’assemblage hétérogène
Ti-Ta ; Equipes concernées : ICMCB, LSMX, PIMM, Centre des matériaux, SIMAP, IJL, TREFLE, ICB- Le Creusot, CEMEF. |
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