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Habilitation à diriger des recherches

« Dynamique des structures de solidification eutectique en échantillons massifs, et effets d’anisotropie interfaciale. »

Sabine Bottin-Rousseau

Mes travaux de recherche portent sur la dynamique non-linéaire des structures périodiques de solidification directionnelle d’alliages eutectiques non facettés par expérimentation in-situ. Ces structures biphasées de croissance cristalline gouvernée par la diffusion se forment hors équilibre, à des échelles micrométriques. Les deux grands thèmes sont :

1- La solidification des eutectiques lamellaires et fibreux en échantillons massifs (3D), pour laquelle nous avons développé un dispositif d’observation optique en temps réel de l’interface solide-liquide dans des alliages transparents modèles (CBr4-C2Cl6 ; succinonitrile-d,camphre). La stabilité des structures lamellaires est limitée par une bifurcation zigzag (limite supérieure) et une instabilité d’Eckhaus (limite inférieure). Nos observations révèlent qu’en conditions « idéales » (système isotrope, symétrie axiale) une structure labyrinthique « figée » s’installe. Des structures lamellaires ne se forment que si la symétrie du système est légèrement brisée. Dans les eutectiques fibreux, nous donnons l’explication (forçage par courbure des isothermes) de la sélection, en limite de stabilité, d’une distribution d’espacement interfibre indépendante des conditions initiales.

2- Nous avons fait une analyse théorique des effets d’anisotropie capillaire des joints interphases dans les eutectiques lamellaires. Ceci permet de prédire la formation de structures dérivantes « accrochées » sur des plans de basse énergie dans des grains eutectiques épitaxiés. Nous montrons la pertinence expérimentale de cette analyse avec un nouveau dispositif de solidification directionnelle en rotation [échantillons minces d’alliages transparents et métalliques (In-Bi)]. Nos projets concernent : 1-La transition lamelles-fibres (micropesanteur) et les défauts topologiques dans les eutectiques 3D ; 2-La dynamique des eutectiques accrochés et de sous-joints de grains ; 3-Les structures de solidification d’eutectiques ternaires ; 4-La micromanipulation de fronts de solidification.

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