Evolution de l'espacement primaire pendant la solidification dirigée d'alliages transparents dans DECLIC-DSI: résultats expérimentaux et simulations champ-de-phase

Pendant la solidification d'alliages se developpe au niveau de l'interface solide-liquide une microstructure dont les caracteristiques influencent fortement les proprietes macroscopiques du materiau. Sa formation est un processus dynamique dans lequel le reseau se developpe, s'organise et s'ordonne progressivement. Une etude detaillee des mecanismes physiques qui controlent la formation de cette microstructure est fondamentale pour maitriser la qualite du materiau. Sur terre, la convection dans la phase liquide affecte fortement la microstructure de solidification en creant par exemple des heterogeneites dans les parametres de controle le long de l'interface. Dans le cadre du projet scientifique MISOL3D (MIcrostructures de SOLidification 3D) selectionne par le CNES, nous avons participe au developpement de l'Instrument DECLIC et de son insert DSI (Directional Solidification Insert) dedie a l'etude in situ de la formation des microstructures colonnaires cellulaires et dendritiques 3D sur des analogues transparents et installe a bord de la Station Spatiale Internationale. En microgravite, le dispositif sert a etablir une base de donnees de reference sur la dynamique des phenomenes dans la limite du transport diffusif et a etudier les mecanismes physiques qui gouvernent la dynamique de formation et de selection de la microstructure interfaciale. Ces travaux beneficient d'une collaboration scientifique avec les equipes americaines du Pr. Trivedi (experiences en echantillons minces) et du Pr. Karma (simulations champ-de-phase), selectionnees par la NASA. Deux campagnes spatiales ont eu lieu sur des echantillons de compositions differentes en 2010-2011 (DSI) et 2017-2018 (DSI-R) qui ont permis d'explorer largement la carte des microstructures en fonction des parametres de controle. Dans ce resume, nous presenterons des resultats sur l'evolution de l'espacement primaire mettant en evidence l'importance de cette collaboration entre experience et simulation numerique.