Centrifugal casting of ZA8 zinc alloy and composite A356/SiC : study and modeling of phases' and particles' segragation

Résumé

La centrifugation est une technologie de mise en forme qui permet de fabriquer des pièces cylindriques et graduées, c’est-à-dire ne possédant pas les mêmes propriétés mécaniques à travers la section. Le besoin de matériaux de bonne qualité avec des propriétés mécaniques spécifiques nous incite à utiliser cette technologie afin de fabriquer plusieurs types des matériaux comme les alliages du zinc et les composites à matrices métalliques gradués renforcés par des particules dures et résistantes à l’usure. Le but de cette étude est de modéliser la macroségrégation de l’eutectique et les vitesses des fronts de solidification, pendant le moulage par centrifugation de l’alliage du zinc-aluminium ZA8. Cette étude permettra d’améliorer la qualité de la pièce et d’augmenter sa résistance et fiabilité en service. D’ailleur, la ségrégation des particules à travers la matrice pendant le moulage par centrifugation d’un composite à matrice d’aluminium renfrocé par des particules de carbure de silicium (A356/SiC) sera étudiée. Le taux de refroidissement, le déplacement et la ségrégation des particules à travers la section seront modélisés en discrétizant la loi de Stokes dans le temps afin de tenir compte de la variation du rayon de centrifugation et de la viscosité pendant le processus de refroidissement. Cette étude permettra de contrôler le degré de graduation des particules à travers la section afin d’améliorer les propriétés et la résistance à l’usure du composite. Ce composite peut être utilisé pour des applications où le frottement est élevé et la charge est critique (renforts de parties du moteur à explosion, des cylindres de systèmes pneumatiques). Les résultats obtenus montrent que la zone de la macroségrégation maximale de l’eutectique à travers la section correspond à la zone du dernier point de solidification. La macroségrégataion de l’eutectique produite pendant le moulage par centrifugation d’une pièce à paroi mince est une ségrégation normale. Elle varie en fonction de la vitesse de solidification et du rapport entre les vitesses des fronts de solidifictaion. D’autre part, il a été constaté que la position et la fraction volumique des particules sur la surface interne/externe et à travers la section du composite changent selon que la viscosité du métal liquide et le rayon de centrifugation utilisés sont constants ou variables. La modélisation de la ségrégation des particules en discrétisant la vitesse des particules dans le temps, conduit à des résultats plus proches de ceux obtenus expérimentalement.

Date	6 mai 2010
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Victor Songmene (Directeur(-trice))