Eutectic solidification patterns: Interest of microgravity environment

The solidification of binary eutectic alloys produces two-phase composite materials in which the microstructure, that is, the geometrical distribution of the two solid phases, results from complex pattern-formation processes at the moving solid-liquid interface. Since the volume fraction of the two solids depends on the local composition, solidification dynamics can be strongly influenced by thermosolutal convection in the liquid. In this contribution, we review our experimental and numerical work devoted to the understanding of eutectic solidification under purely diffusive conditions, which will soon be tested and extended during the microgravity experiment TRANSPARENT ALLOYS planned by the European Space Agency (ESA).

RésuméLa solidification des alliages eutectiques binaires produit des matériaux composites biphasés, dont la microstructure, c'est-à-dire l'arrangement géométrique des deux phases cristallines dans le solide, résulte d'un processus complexe d'auto-organisation à l'interface solide-liquide en cours de croissance. Puisque la fraction volumique des phases solides est une fonction de la composition locale, la dynamique de solidification peut être fortement influencée par des mouvements de convection thermo-solutale dans le liquide. Dans cet article, nous faisons le point sur nos travaux expérimentaux et numériques dédiés à la compréhension de la croissance eutectique en conditions de transport purement diffusif. Ces résultats seront bientôt testés et étendus dans une expérience en micropesanteur TRANSPARENT ALLOYS prévue par l'Agence spatiale européenne (ESA).