La solidification rapide à partir de l’état fondu permet à la fois la mise en forme directe de produits minces semi-finis, ou, du point de vue de la structure, l’obtention de matériaux fortement hors d’équilibre thermodynamique, tels que des alliages amorphes (verres métalliques), quasicristallins, phases métastables, ou simplement des solutions solides étendues.
Ces procédés permettent de minimiser la ségrégation chimique lors de la solidification (phases quasi cristallines stables ou approximantes, phase intermétallique à faible domaine de stabilité thermodynamique) et d’obtenir une taille de grains très fine (du nano au micromètre). Ces techniques représentent une forte spécificité de notre plateforme, certains procédés étant uniques en France et en Europe. Elles sont amplement utilisées pour les études menées par l’institut, par exemple pour des alliages avec précipitation (nano- ou micrométrique) d’hétérophases : la matrice peut être amorphe, alliages ferromagnétiques type Finemet, phase ferromagnétique (nano) dans une matrice paramagnétique (alliages à magnétorésistance géante), etc.
Solidification rapide sur roue
Capacité : 5 à 30g
Des vitesses de refroidissement jusqu’à 1 000 000 K/s peuvent être obtenues. Les techniques pratiquées sont des variantes du « Chill Block melt spinning » : Planar Flow Melt Spinning, Pendant Drop Melting. Ces procédés auparavant développés au CECM à partir des années ’70, permettent de produire des rubans minces ou des paillettes (selon la fragilité inhérente de l’alliage) d’épaisseur comprise entre 15 et 80 micromètres.
Solidification entre deux rouleaux
Cette technique permet la production de tôles minces de 150 à 500 micromètres d’épaisseur, avec des vitesses de refroidissement estimées de 1000 à 100 000 K/s. Le prototype développé ici est à l’échelle du laboratoire unique en Europe.
Élaboration de fils
Cette technique permet la préparation de fils à section cylindrique de 100 à 200 micromètres de diamètre- vitesse de refroidissement de l’ordre de 100 000 K/s et transferts thermiques de 1000 à 100 000 W/m2K.