Apports de l'électromagnétisme dans les procédés d'élaboration des matériaux : quelques applications nouvelles

The contribution of electromagnetism in the development of new metallurgical process is studied for two applications: the inductive cold crucible and the direct casting of thin metal strips. From theoretical and experimental analysis, the results obtained are:- The determination of the optimal conditions for obtaining, by using continuous casting cold crucible, superalloy ingots presenting a high percentage of equiaxed grains;- The highlighting of settling possibilities of nonmetallic inclusions in nickel base superalloys by taking advantage of the mechanical effects induced in the molten material in a cold crucible levitation;- The design of a casting device to withdraw metal from the bottom of pocket type cold crucibles.Work on the direct casting is firstly based on an analysis of stabilization phenomena by AC or DC magnetic fields of free surfaces of metals. The results confirm and complement previous studies that did not include a finite conductivity in the metal. Mercury with experiments confirmed the stabilizing effect predicted by the analysis in the case of a continuous magnetic field. The presence of an alternating magnetic field is taken into account for the calculation of the shape of the free surface. In addition, a simulation of the direct casting with a water model has enabled a precise analysis of hydrodynamic instabilities. A visualization method exploiting the PVD technic gives the characteristics of various regimes. These results are used to design the inductors which can improve the quality of elaborated strips. Experiments performed on aluminum show the beneficial effect of the magnetic field.L’apport de l’électromagnétisme dans les procédés d’élaboration est étudié pour deux applications : le creuset froid inductif et la coulée directe de bandes métalliques minces. Les résultats obtenus à partir de l’analyse théorique et expérimentale sont : -La détermination des conditions optimales permettant l’obtention par coulée continue en creuset froid de lingots de superalliage présentant un pourcentage élevé de grains équiaxes ;-La mise en évidence des possibilités de décantation des inclusions non métalliques présentes dans les superalliages base nickel par mise à profit des effets mécanique induits dans le matériau fondu en creuset froid de lévitation ;-La conception d’un dispositif de coulée contrôlée par le fond des creusets froids de type poche. Le travail relatif à la coulée directe s’appuie tout d’abord sur une analyse des phénomènes de stabilisation par des champs magnétiques alternatifs ou continus sur des surfaces libres de métaux. Les résultats obtenus confortent et complètent les études antérieures qui ne tenaient pas compte d’une conductivité finie dans le métal. Des expériences avec mercure ont confirmé l’effet stabilisant prédit par l’analyse dans le cas d’un champ magnétique continu. La présence d’un champ magnétique alternatif est prise en compte pour le calcul de la forme de la surface libre. En outre, une simulation de la coulée directe par une maquette en eau a permis une analyse précise des instabilités hydrodynamiques. Une méthode de visualisation exploitant la technique Images de Particules a donné les caractéristiques des différents régimes. Ces différents résultats ont permis de concevoir des inducteurs capables d’améliorer la qualité des bandes formées. Les expériences réalisées sur aluminium montrent l’effet bénéfique du champ magnétique

Apports de l'electromagnetisme dans les procedes d'elaboration des materiaux: quelques applications nouvelles

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