Physico-chimie et dynamique des surfaces – Dynamique des interfaces

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Equipe

• Membres permanents : Silvère Akamatsu, Sabine Bottin-Rousseau, Patricia Ott, Bumedijen Raka
• IE CDD : Maria Achache
• Doctorant : Mehdi Medjkoune

Les « microstructures de solidification » sont des structures hors d’équilibre (“patterns”). De dimensions caractéristiques micrométriques, elles apparaissent sur le front de croissance des cristaux (front de solidification). Elles sont engendrées par les interactions non linéaires entre la diffusion du soluté dans le liquide et les forces capillaires. Nous en étudions la dynamique par vidéomicroscopie en solidification directionnelle de matériaux transparents et métalliques. Les résultats sont interprétés phénoménologiquement (équations d’amplitudes) et à l’aide de simulations numériques dynamiques (collaborations). Notre but est d’approfondir la compréhension générale des phénomènes de structuration loin de l’équilibre et de développer de nouveaux procédés d’élaboration de matériaux par solidification.

 

1. Fronts eutectiques 1D en échantillons minces : phénoménologie des instabilités secondaires
2. Fronts eutectiques lamellaires et fibreux 2D en échantillons massifs
3. Fronts monophasés facettés en solidification directionnelle en échantillons minces
4. Maîtrise des microstructures de solidification par boucle de rétroaction à l’aide d’un réseau de spots laser

 

Collaborations

Collaborations expérimentales :

• Laszlo STURZ, Victor WITUSIEWICZ, Ulrike HECHT ACCESS e.V., Aachen, Allemagne
• Wolfgang LOSERT, IREAP, Paint Branch Dr., Université de Maryland, USA
• Melis Serefoglu, Koç University, Istanbul, Turquie

Collaborations théoriques :

• Mathis PLAPP LPMC, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France
• Alain KARMA Northeastern University, Boston, USA

 

Financement

• Financements CNES par conventions annuelles

 

Publications

• U. Hecht, J. Eiken, Silvère Akamatsu, S. Bottin-Rousseau. Phase boundary anisotropy and its effects on the maze-to-lamellar transition in a directionally solidified Al Al2Cu eutectic. Acta Materialia, Elsevier, 2019, 170, pp.268-277. ⟨10.1016/j.actamat.2019.03.035⟩. ⟨hal-02100023⟩
• Supriyo Ghosh, Alain Karma, Mathis Plapp, Silvère Akamatsu, Sabine Bottin-Rousseau, et al.. Influence of morphological instability on grain-boundary trajectory during directional solidification. Acta Materialia, Elsevier, 2019, ⟨10.1016/j.actamat.2019.04.054⟩. ⟨hal-02047550⟩
• Samira Mohagheghi, Sabine Bottin-Rousseau, Silvère Akamatsu, Melis Şerefoğlu. Decoupled versus coupled growth dynamics of an irregular eutectic alloy. Scripta Materialia, Elsevier, 2020, 189, pp.11-15. ⟨10.1016/j.scriptamat.2020.07.053⟩. ⟨hal-02936627⟩
• Sabine Bottin-Rousseau, Mehdi Medjkoune, Oriane Senninger, Laurent Carroz, Richard Soucek, et al.. Locked-lamellar eutectic growth in thin Al-Al2Cu samples: in situ directional solidification and crystal orientation analysis. Journal of Crystal Growth, Elsevier, In press, pp.126203. ⟨10.1016/j.jcrysgro.2021.126203⟩. ⟨hal-03256679⟩
• Bottin-Rousseau, V.T. Witusiewicz, U. Hecht, S. Akamatsu, Coexistence of rod-like and lamellar eutectic growth patterns, submitted to Scripta Mater. (2021).
• Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, Numerical simulations of locked lamellar eutectic growth patterns, submitted to Metal. Mater. Trans. A (2021)