Direction des ressources humaines

Service Formation et Itinéraires Professionnels

SOLIDIFICATION DES ALLIAGES MODELES ET INDUSTRIELS
Code : 1701001

Lieu : Olron
Date : 25/06/2017 au 30/06/2017 (5 jours)

RESPONSABLE SCIENTIFIQUE Principal :
AKAMATSU Silvre
Code laboratoire : UMR 7588
Adresse : Case courrier 840
4 place Jussieu
75252 Paris Cedex 5
Téléphone : 01 44 27 63 99
Mel :
CONSEILLER FORMATION :
FAUGIER Marie-Laure
Délégation : DR01
Téléphone : 01 49 58 35 12
Mel :
NOMBRE TOTAL DE PARTICIPANTS PREVU :
80
Situation scientifique :

L'approche scientifique de la solidification est en train de changer en profondeur. Les bases thoriques (thermodynamique des phnomnes irrversibles, morphognse hors quilibre), les mthodes exprimentales (en particulier in situ) et les outils de la modlisation par simulations numriques aux chelles pertinentes sont neufs. La recherche gagne en efficacit et en rigueur, et met en lumire la grande complexit du sujet. Le besoin de comptences diverses, d'information, et de structuration d'une recherche pluridisciplinaire, demande, entre autres actions, une mise niveau, en direction des scientifiques et des ingnieurs, et ce, par une assemble, parmi les plus actifs, de physiciens, de spcialistes de science des matriaux et de responsables de recherche&dveloppement de l'industrie. C'est dessein que nous proposons cette Ecole Thmatique Solidification.

La solidification est le processus de cristallisation des mlanges liquides le plus frquent dans notre environnement. C'est une tape majeure dans les procds d'laboration de matriaux mtalliques, cramiques et semi-conducteurs. Les questions de fond associes ce thme d'tude partent d'un constat central: un matriau issu d'un processus de solidification n'est jamais homogne, mais prsente des structures de formes trs varies, sur une grande gamme de tailles. En bref, ces structures de solidification (modulations de composition, dispersions de phases et grains cristallographiques, dfauts localiss, porosits) sont l'hritage, fig dans le solide, de phnomnes d'auto-organisation hors quilibre du front de solidification l'chelle micromtrique, et d'instabilits thermomcaniques (mouvements convectifs dans le liquide, contraintes thermomcaniques) l'chelle du container. Le mcanisme cl est celui d'un couplage non-linaire entre les effets de la capillarit et ceux des gradients de redistribution de chaleur et d'espces chimiques, au voisinage des interfaces en jeu. Ces phnomnes oprent de l'chelle atomique (interfaces, germination, diffusion) celle du lingot (macrosgrgation, convection, plasticit), en passant par les chelles intermdiaires des microstructures. Ce problme multi-chelle appartient donc la physique des systmes complexes c'est--dire sensibles de faibles variations de l'environnement et du chemin suivi et pose de nombreux dfis thoriques et exprimentaux propres aux problmes dits frontire libre et la morphognse en cours de croissance cristalline. Cette approche moderne de la solidification stimule une recherche active au cur de la physique gnrale. Elle entre en forte rsonance avec les enjeux industriels cls d'optimisation de procds d'laboration et de matrise de matriaux nouveaux aux proprits avances.

Conséquences attendues :

Il s'agit d'tablir le contact entre des jeunes chercheurs et tudiants d'horizons varis d'une part, et des universitaires et ingnieurs de stature internationale d'autre part. L'cole veut ainsi contribuer maintenir une recherche en solidification au meilleur niveau. De ce point de vue, nous bnficions, en France, d'un excellent contexte scientifique, qui rclame, et facilite, une mise en commun des connaissances et des moyens d'investigation avancs dont se nourrissent les projets innovants. De cette mise niveau, largement diffuse, on attend non seulement le renforcement de la recherche en solidification au sein des laboratoires, ractive face aux attentes des ples industriels, et une structuration d'activits pluridisciplinaires, mais aussi l'mergence de projets collaboratifs solides et nouveaux.
Les deux points cls sont:
- s'adresser au monde de la recherche universitaire et applicative, pour prsenter les outils thoriques et de modlisation de rfrence, et mis jour, permettant une approche moderne des problmes nouveaux en solidification
- promouvoir l'utilisation de moyens d'investigation exprimentale complmentaires, en particulier les installations implantes sur de grands instruments. On peut ici mentionner un projet de ligne de lumire europenne ddie la mtallurgie, l'ESRF. De mme, en simulation numrique, les dveloppements de codes de plus en plus multi-chelle, et aux performances quantitatives de plus en plus fiables, commandent une prise d'information, de la part de l'ensemble des chercheurs.
Retombes attendues:
L'Ecole thmatique rasemblera des acteurs de la recherche universitaire et applicative. Elle servira, entre autres, les mmes objectifs de structuration, de consolidation et d'ouverture thmatique que le GDR SAM. Par ailleurs, depuis quelques annes aussi, mrit un projet d'criture (ou de rcriture) d'ouvrages de rfrence en solidification. La prparation des cours de l'Ecole thmatique peut tre mise profit pour entrer de plain-pied dans cette entreprise.
Grands axes du programme :
L'Ecole privilgiera une mise au point dtaille des bases thoriques, numriques et exprimentales de la science de la solidification, en visant tout particulirement la dynamique de formation des microstructures, dans les systmes modles et en situation relle, proche des conditions usuelles de moulage et de coule. On dfinit un socle gnral de connaissances divis en quatre axes principaux :
1-les petites chelles (3h):
-physique des interfaces solide-liquide
-anisotropie interfaciale
-germination ;
2-la dynamique de formation des microstructures de solidification (4h + atelier)
-quations et solutions (rgimes stationnaires, transitoires) du modle minimal
-structures cellulaires et croissance dendritique
-croissance multiphasique: eutectiques, pritectiques
3-les couplages hydrodynamiques (4h + atelier)
-sources de convection
-macrosgrgation
-zone pteuse, prise de moyenne
-influence de la convection sur la mise enplace des structures de solidification
-magntohydrodynamique
-modles ;
4-lien microstructures-proprits (4h + atelier)
-dformation semi-solide
-dfauts
-transformations post-solidification
-alliages industriels.
A ces quatre axes s'ajoute un cinquime, transverse:
5-la modlisation (4h + TD)
-expriences modles (mthodes in situ)
-simulation numrique multi-chelle, mtallurgie numrique (3h).
On prvoira une introduction la mthodologie (rgime stationnaire, instabilits) d'tude des systmes structuration hors quilibre (instabilits de convection, de digitation). On ouvrira le champ la croissance cristalline (silicium), et aux nouveaux procds (procds laser, fabrication additive).
Les problmes industriels seront abords via des tudes de cas paradigmatiques, dans les alliages d'aluminum et les aciers.
Ce format est ncessaire la diffusion des approches conceptuelles, exprimentales et techniques qui forment maintenant la science de la solidification sous ses aspects les plus avancs.
Modalités pédagogiques :