Experimental study on anisotropy effects in thin-sample directional solidification of Al-Al2Cu eutectic alloys
Étude expérimentale des effets d’anisotropie interfaciale en solidification directionnelle d’alliages eutectiques Al-Al2Cu en échantillons minces
Résumé
We present an experimental study of the effects of the anisotropy of the interphase boundaries on the lamellar growth dynamics during directional solidification of eutectic Al-Al2Cu alloys in thin samples. The coupled growth (locked or floating) is observed optically in real time, allowing the in situ monitoring of steady-state regimes and the control of initial stages. X-ray diffraction and EBSD were used to identify the orientation relationships (ORs) between the solid solution α (fcc) and the intermetallic θ (tetragonal) in large eutectic grains. In addition, synchrotron Laue microdiffraction (ESRF/BM32) has been successfully used for the first time in this field. In hypereutectic samples, we have identified a new family (type-C) of ORs involving a coincidence between a {123}α and a {100}θ planes, favored by the nucleation of θ on α. In hypereutectic samples, eutectic grains with so-called Beta-6 and Alpha-4 ORs arise via the nucleation of α on θ. The lamellae tend to lock onto a coincidence plane or a (100)α plane. We also observed that a weak mosaicity, negligible in θ but up to 5° in , was probably generated during solidification, and may present a propagative feature depending on the OR. The first experiments of rotational directional solidification allowed us to gain new information on the shape of the Wulff diagram of the interphase boundary in a type-C OR grain.
Nous présentons une étude expérimentale des effets d'anisotropie des joints interphase sur la dynamique de croissance lamellaire en solidification directionnelle d'alliages eutectiques Al-Al2Cu en échantillons minces. La croissance couplée (accrochée ou flottante) est observée optiquement en temps réel, ce qui permet le suivi in situ de régimes stationnaires et la maîtrise des stades initiaux. J'ai utilisé la diffraction de rayons X et l'EBSD pour identifier les relations d'orientation (ORs) entre la solution solide α (cfc) et l'intermétallique θ (tétragonal) dans des grands grains eutectiques. De plus, la microdiffraction Laue synchrotron (ESRF/BM32) a été utilisée pour la première fois avec succès dans ce domaine. Dans des échantillons hypoeutectiques, nous avons identifié une nouvelle famille (type-C) d'ORs mettant en jeu la coïncidence entre les plans {123}α et {100}θ, favorisée par la germination de θ sur α. Dans des échantillons hypereutectiques, la formation de grains eutectiques présentant des ORs dites Beta-6 et Alpha-4 est liée à la germination de α sur θ. Les lamelles ont tendance à s'accrocher sur un plan de coïncidence ou sur un plan (100)α. Nous avons également observé qu'une faible mosaïcité, négligeable dans θ mais pouvant atteindre 5° dans α, engendrée probablement en cours de solidification, peut présenter un caractère propagatif en fonction de l'OR. Les premières expériences de solidification directionnelle en rotation nous ont permis d'obtenir des informations sur la forme du diagramme de Wulff du joint interphase d'un grain d'OR de type-C.
Origine : Version validée par le jury (STAR)