Observations expérimentales et modélisation de la macroségrégation en coulée centrifuge d’alliages Ti-Al-Nb^*

Experimental observations and modelling of macrosegregation in centrifugal casting of Ti-Al-Nb alloys

¹ Institut Jean Lamour, Dép. SI2M, CNRS – Nancy-Université – UPV Metz, École des Mines de Nancy, Parc de Saurupt, CS14234, 54042 Nancy Cedex, France
e-mail: miha.zaloznik@mines.inpl-nancy.fr
² ACCESS e.V., Intzestr. 5, 52072 Aachen, Allemagne

Reçu : 26 Novembre 2010
Accepté : 7 Avril 2011

Résumé

Les alliages biphasés α₂/γ de base TiAl sont des candidats prometteurs pour des applications à hautes températures dans les domaines de l’aéronautiques. Leur développement reste limité du fait de la faible robustesse de la réponse aux traitements thermiques en particulier en présence de macroségrégation ou de la réactivité à haute température, limitant la surchauffe du métal liquide et donc la coulabilité de ces alliages. Les procédés de coulée centrifuge permettent un remplissage des moules à grande vitesse ce qui permet de pallier la faible coulabilité. La caractérisation de ce procédé passe par une meilleure compréhension de la formation des macroségrégations en présence de force centrifuge. Dans cette étude nous présentons les résultats de modélisation de macroségrégation prenant en compte la force centrifuge et le mouvement des grains pour un alliage de base Ti-Al-Nb.

Abstract

Two-phase α₂/γ TiAl alloys are promising candidates for high temperature applications in aeronautics. The development of these applications is still limited due to the lack of reliability of the response to heat treatment, particularly in presence of macrosegregations; and due to reactivity at high temperatures, which limits the superheat of the liquid metal and hence the castability of these alloys. Centrifugal casting processes allow a rapid mould filling, which can alleviate the difficulties due to low castability. The characterisation of this process requires a better comprehension of the formation of macrosegregations in the presence of centrifugal forces. We present the results of modelling of macrosegregation taking into account the centrifugal forces and the motion of free-floating grains in a Ti-Al-Nb alloy.