A quasi two-dimensional benchmark experiment for the solidification of a tin–lead binary alloy

A horizontal solidification benchmark experiment with pure tin and a binary alloy of Sn-10 wt.%Pb is proposed. The experiment consists in solidifying a rectangular sample using two lateral heat exchangers which allow the application a controlled horizontal temperature difference. An array of fifty thermocouples placed on the lateral wall permits the determination of the instantaneous temperature distribution. The cases with the temperature gradient G=0, and the cooling rates equal to 0.02 and 0.04 K/s are studied. The time evolution of the interfacial total heat flux and the temperature field are recorded and analyzed. This allows us to evaluate heat transfer evolution due to natural convection, as well as its influence on the solidification macrostructure. To cite this article: X.D. Wang et al., C. R. Mecanique 335 (2007).

RésuméLa présente étude consiste à analyser expérimentalement la solidification de l'étain pur et de l'alliage binaire d'étain Sn-10wt.%Pb. L'expérience consiste à solidifier un lingot parallélépipédique de faible épaisseur à l'aide de deux échangeurs latéraux qui permettent d'appliquer une différence de température entre les deux parois latérales et verticales. Un réseau de cinquante thermocouples placés sur la grande face latérale permet d'accéder à la distribution instantanée de la température. L'analyse post-mortem du lingot fournit la structure de solidification. Nous présentons les cas avec le gradient de température nul et des taux de refroidissement de 0,02 et 0,04 K/s respectivement. L'évolution temporelle du flux de chaleur et du champ de la température est mesurée et analysée. Ceci nous permet d'évaluer l'évolution de transfert thermique due à la convection normale, ainsi que son influence sur la macrostructure de solidification. Pour citer cet article : X.D. Wang et al., C. R. Mecanique 335 (2007).