Notre objectif est de concevoir des procédés spécifiquement adaptés pour la détermination de propriétés thermophysiques et thermochimiques avec une instrumentation in operando, notamment par analyse thermique différentielle (ATD), par calorimétrie modulée ou bien par mesure d’impédance ou de compositions chimiques. Les techniques mises en œuvre permettront à la fois la détermination de propriétés de volume (diagnostic volumique RX, mesure de composition de la phase gazeuse…) que la caractérisation des surfaces (propriétés mécaniques interfaciales, ellipsométrie…).
Analyse thermique à haute température
Nous avons développé un dispositif d’analyse thermique différentielle, capable d’effectuer des mesures précises et fiables dans une gamme de température allant de 1500°C à 3000°C. En combinant les approches expérimentales et numériques (simulation numérique par la méthode des éléments finis), une cellule de mesure a été conçue et optimisée. Le dispositif de mesure a été calibré sur un ensemble de points fixes. Il a ensuite été appliqué pour la détermination d’invariants mal connus, tel que le point de décomposition non congruente du carbure d’aluminium Al4C3, trouvé à 2152±15°C. (Calphad-Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 2019, M. Allam, D. Chaussende, Analyse thermique différentielle à ultra-haute température : application aux systèmes métal-carbone, Matériaux 2018, Nov. 19-23, Strasbourg, France).
Mesure de propriétés physiques dans les alliages métalliques liquides - lévitation AC-DC
La qualité des résultats des simulations numériques des procédés d’élaboration des alliages métalliques (coulée continue, sous pression,…) dépend de la fiabilité des valeurs des propriétés thermo-physiques (tension superficielle, masse volumique, viscosité, capacité et conductivité thermiques...) attribuées à ces alliages. La lévitation électromagnétique permet de réaliser des mesures de propriétés dans les métaux à l'état liquide en évitant la contamination par un creuset. Nous travaillons sur un dispositif associant champ magnétique alternatif et champ magnétique continu. Des travaux expérimentaux et numériques sont conduits conjointement (soutien ESA et CNES). (thèse A. Diarra, EPM 2018 IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering)