FR2623210A1 - Process for the production of thixotropic metal gels by electromagnetic rotation - Google Patents

Process for the production of thixotropic metal gels by electromagnetic rotation Download PDF

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Abstract

Process for the production of thixotropic metal gels in an annular crucible. The process employs the properties of rotating permanent magnets to create shearing forces, of viscous origin, in an alloy whose temperature is lower than that of the liquidus. The invention finds its application in metallurgy, in all cases where it is desired to exploit the properties of thixotropic metal gels to improve the forming and the structure of moulded articles or of ingots and also when it is desired to obtain high-performance composite materials.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION DE GELEES METALLIQUES THIXOTROPES
PAR ROTATION ELECTROMAGNETIQUE
La présente invention est relative à l'application d'un champ magnétique tournant pendant la solidification des alliages métalliques, dans un tinter valle de température compris entre le liquidus et le solidus, dans le but de préparer dans un creuset des gelées métalliques thixotropes.
PROCESS FOR PRODUCING THIXOTROPIC METAL JELLIES
BY ELECTROMAGNETIC ROTATION
The present invention relates to the application of a rotating magnetic field during the solidification of metal alloys, in a tinter valle of temperature between the liquidus and the solidus, in order to prepare in a crucible thixotropic metal jellies.

La technique ancienne et répandue, consiste à conduire un metal liquide et surchauffé dans un moule, dans lequel il se solidifie. Alors que la structure du métal, coulé en continu (billettes, ou plaques), subit d'importantes transformations lors du formage ultérieur (laminage, par exemple), la structure des pièces moulées ne peut être modifiée, que dans une très faible mesure, dès que la solidification est terminee (traitement thermique). Les pieces obtenues par ce procédé peuvent présenter de nombreux défauts : important phénomène de retrait, porosité excessive, remplissage défectueux, structure cristalline grossière, etc... The old and widespread technique, consists in driving a liquid metal and overheated in a mold, in which it solidifies. While the structure of the metal, continuously cast (billets, or plates), undergoes significant transformations during subsequent forming (rolling, for example), the structure of the molded parts can only be modified, to a very small extent, as soon as solidification is complete (heat treatment). The parts obtained by this process can have many defects: significant shrinkage phenomenon, excessive porosity, defective filling, coarse crystal structure, etc.

Une autre technique, triés rarement adoptée, consiste en la préparation de gelées métalliques thixotropes. On appelle thixotropes, les corps fluides, ou pâteux, dont la viscosité apparente a tendance à décroître rapidement et significativement dans le temps, quant on les soumet à une contrainte de cisaillement constante. Another technique, sorted rarely adopted, consists in the preparation of thixotropic metallic jellies. Thixotropic, fluid, or pasty bodies, whose apparent viscosity tends to decrease rapidly and significantly over time, when subjected to a constant shear stress, are called thixotropes.

La technique d'obtention de ces gelées consiste en la combinaison d'une opération de brassage de l'alliage métallique et d'un refroidissement lent,en la présence simultanée de phases solide et liquide (c'est-à-dire dans un intervalle de températures compris entre le liquidus et le solidus). On obtient ainsi un mortier visqueux, ou gelée, composé de particules sans dendrites, de forme sphéroidales, en suspension . Cette gelée, lorsqu'elle est soumise à une intense agitation, estcaracterisée par un comportement visqueux non newtonien.Lorsque la fraction solide fs est comprise entre O et 10 %, la vitesse caractéristique de brassage diminue, puis augmente considérablement, pour f5 > 10 %, à condition qu'un certain seuil de force de cisaillement soit atteint. Autrement dit, la viscosité apparente de l'alliage diminue fortement lorsque les forces de frictions visqueuses augmentent. Cette gelée, dont les propriétés visqueuses rappellent celles d'unsorbet en préparation, peut ensuite être coulée, soit dans un moule, soit continuement sous forme de lingots. The technique for obtaining these jellies consists of the combination of a mixing operation of the metal alloy and slow cooling, in the simultaneous presence of solid and liquid phases (that is to say in an interval temperatures between the liquidus and the solidus). A viscous or frozen mortar is thus obtained, composed of particles without dendrites, of spheroidal shape, in suspension. This jelly, when subjected to intense agitation, is characterized by a viscous non-Newtonian behavior. When the solid fraction fs is between 0 and 10%, the characteristic speed of mixing decreases, then increases considerably, for f5> 10% , provided that a certain threshold of shear force is reached. In other words, the apparent viscosity of the alloy decreases sharply when the viscous friction forces increase. This jelly, whose viscous properties are reminiscent of those of a sorbet in preparation, can then be poured, either in a mold, or continuously in the form of ingots.

La coulée de cette gelée dans un moule de forme quelconque et selon une technique quelconque (par gravité, sous pression, etc...) se traduit par les avantages suivants
- diminution marquée de la surchauffe initiale de l'alliage entraí- nant une économie d'énergie et une diminution de l'oxydation ;
- meilleur remplissage des moules,
- disparition du phénomène de retrait,
- porosité tendant vers zéro,
- amélioration très marquée de la structure cristalline du métal solidifié dans le moule, qui est constituée par des particules globulaires sans dendrites, dont le diamètre moyen est compris entre 10 et 100 microns.
Pouring this jelly into a mold of any shape and using any technique (by gravity, under pressure, etc.) results in the following advantages
- marked reduction in the initial overheating of the alloy, resulting in energy savings and a reduction in oxidation;
- better filling of molds,
- disappearance of the withdrawal phenomenon,
- porosity tending towards zero,
- very marked improvement in the crystal structure of the metal solidified in the mold, which consists of globular particles without dendrites, the average diameter of which is between 10 and 100 microns.

La production de ces gelées thixotropes a jusqu'ici été obtenue par l'utilisation d'agitateur à palettes, ou de rotor du type Couette (rotation d'un des cylindres d'un creuset annulaire). Ces dispositifs d'entrainement mécanique présentent les inconvénients importants
- abrasion très rapide du rotor cylindrique, ou des palettes, qui doivent fréquemment être remplacés
- pollution de l'alliage par le matériau constituant l'agitateur mécanique
- production d'un faible volume de gelée (nettement inférieur au litre).
The production of these thixotropic jellies has so far been obtained by the use of a paddle stirrer, or a rotor of the Couette type (rotation of one of the cylinders of an annular crucible). These mechanical drive devices have significant drawbacks
- very rapid abrasion of the cylindrical rotor, or of the vanes, which must be frequently replaced
- pollution of the alloy by the material constituting the mechanical stirrer
- production of a small volume of jelly (significantly less than a liter).

Pour ces raisons, les avantages présentés par la production de telles gelées n'ont pu être exploités à l'échelle industrielle, ni pour les moules de grande capacité, ni pour les lingots de grandes tailles. For these reasons, the advantages presented by the production of such jellies could not be exploited on an industrial scale, neither for large-capacity molds, nor for ingots of large sizes.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients énumérés cidessus, et à produire, à l'échelle industrielle, des gelées métalliques thixotropes, sans contact, ni avec l'alliage, ni avec le creuset. The present invention aims to remedy the drawbacks listed above, and to produce, on an industrial scale, thixotropic metal jellies, without contact, either with the alloy or with the crucible.

L'invention consiste à utiliser les propriétés d'un champ magnétique à répartition spatiale périodique, créée par des aimants permanents. The invention consists in using the properties of a magnetic field with periodic spatial distribution, created by permanent magnets.

Le dispositif selon l'invention consiste principalement en un rotor (ou inducteur) et un creuset annulaire constituant l'alliage. The device according to the invention mainly consists of a rotor (or inductor) and an annular crucible constituting the alloy.

Le rotor est formé par un cylindre de matériau ferromagnétique doux, dans lequel a été fraise un nombre pair 2p de cannelures de largeur e , selon des génératrices du cylindre (c'est-à-dire, parallèlement à l'axe de révolution du rotor). Des aimants permanents, de largeur e et de longueur L sont encastrés dans ces rainures selon l'arrangement suivant
- toutes les faces extérieures des aimants encastrés dans une rainure déterminée correspondent à des poles de même nom. L'ensemble des k aimants contenus dans une rainure constitue un pole magnétique (au sens large), de largeur e et de longueur kL .La loucur kL est de l'ordre de grandeur de la profondeur de l'alliage fondu contenu dans le creuset ;
- les poles sont disposés alternativement selon une répartition azimutale sud-nord,lorsque l'on passe d'une cannelure à la cannelure immédiatement voisine.
The rotor is formed by a cylinder of soft ferromagnetic material, in which has been milled an even number 2p of grooves of width e, according to generatrices of the cylinder (that is to say, parallel to the axis of revolution of the rotor ). Permanent magnets, of width e and of length L are embedded in these grooves according to the following arrangement
- all the external faces of the magnets embedded in a determined groove correspond to poles of the same name. The set of k magnets contained in a groove constitutes a magnetic pole (in the broad sense), of width e and of length kL. The loucur kL is of the order of magnitude of the depth of the molten alloy contained in the crucible ;
- the poles are arranged alternately in a south-north azimuthal distribution, when passing from a groove to the immediately adjacent groove.

Le rotor comporte ainsi p paires de poles. The rotor thus comprises p pairs of poles.

Chacun de ces poles est surmonté par une armature, en matériau ferromagnétique doux, fixée par des vis au rotor. Cette armature'est destinée à diminuer la réluctance du circuit magnétique, ainsi qu'à eviter le détachement des aimants sous l'action des forces centrifuges. Each of these poles is surmounted by a frame, made of soft ferromagnetic material, fixed by screws to the rotor. This armature is intended to reduce the reluctance of the magnetic circuit, as well as to avoid detachment of the magnets under the action of centrifugal forces.

Les aimants permanents qui composent ces poles peuvent être de formes variées (parallélépipédiques, incurvés, en forme d'arceaux, etc...) et de compositions diverses et adaptées aux températures de fonctionnement (Férrites
Cobalt-Terres rares, Alnico, etc...).
The permanent magnets that make up these poles can be of various shapes (parallelepiped, curved, arched, etc.) and of various compositions and adapted to operating temperatures (Ferrites
Cobalt-Rare Earths, Alnico, etc ...).

La répartion spatiale périodique du champ magnétique est très grossièrement assimilable à une sinusoide. Cette distribution correspond plus preci sément à la composition de deux termes d'une série de Fourier limitée aux harmoniques 1 (Fondamental) et 3
Le rotor est entraîné dans un mouvement de rotation, autour de l'axe de révolution vertical du dispositif rotor-creuset, par un moteur électrique à vitesse variable. La liaison entre l'axe du rotor et le moteur est obtenue, soit par accouplement direct, soit par un système courroies-poulies.
The periodic spatial distribution of the magnetic field is very roughly comparable to a sinusoid. This distribution corresponds more precisely to the composition of two terms of a Fourier series limited to harmonics 1 (Fundamental) and 3
The rotor is driven in a rotational movement, around the vertical axis of revolution of the rotor-crucible device, by an electric motor with variable speed. The connection between the rotor axis and the motor is obtained either by direct coupling or by a belt-pulley system.

L'inducteur peut être refroidi, par exemple par une arrivée d'air sur pressé ; l'axe du rotor peut aussi être muni de pales, ou d'hélices, destinees au refroidissement par air. The inductor can be cooled, for example by a pressurized air supply; the rotor axis can also be fitted with blades, or propellers, intended for air cooling.

L'alliage est fondu dans un creuset annulaire, dont la position est fixe et dont l'axe de-révolution est confondu avec celui du rotor. Les matériaux entrant dans la construction du creuset peuvent être divers (graphite, acier inox, aluminum, etc...). The alloy is melted in an annular crucible, whose position is fixed and whose axis of revolution coincides with that of the rotor. The materials used in the construction of the crucible can be various (graphite, stainless steel, aluminum, etc.).

Le rotor est logé dans la cavité cylindrique intérieure au creuset, tandis que le dispositif de fusion est disposé autour de la paroi extérieure du creuset. La fusion est obtenue par un des moyens classiques : résistance électrique, chauffage par induction à basse, moyenne ou haute fréquence, par exemple. Une trappe, située au fond du creuset peut, éventuellement, permettre l'évacuation de la gelée métallique. La gelée peut évidemment être aussi extraite au moyen d'une louche. The rotor is housed in the cylindrical cavity inside the crucible, while the melting device is arranged around the outside wall of the crucible. The fusion is obtained by one of the conventional means: electrical resistance, induction heating at low, medium or high frequency, for example. A hatch, located at the bottom of the crucible can, possibly, allow the evacuation of the metallic jelly. The jelly can obviously also be extracted using a ladle.

Lorsque l'inducteur est en rotation, l'alliage fondu est soumis à un champ magnétique variable dans le temps, en chaque point d'une couche périphé- rique dont l'épaisseur est approximativement, celle de la peau électromagnéti- que 6 = ,/2/ray / ou a > , a et p sont respectivement la pulsation du champ magnétique, la conductivité électrique et la perméabilité magnétique de 1 'al- liage) ; il en résulte la création de courants électriques induits. Des forces électromagnétiques de volume, dues à l'interaction du champ magnétique et. When the inductor is in rotation, the molten alloy is subjected to a time-varying magnetic field, at each point of a peripheral layer whose thickness is approximately that of the electromagnetic skin 6 =, / 2 / ray / or a>, a and p are respectively the pulsation of the magnetic field, the electrical conductivity and the magnetic permeability of the alloy); this results in the creation of induced electric currents. Electromagnetic forces of volume, due to the interaction of the magnetic field and.

des courants induits, entraînent alors le mélange diphasique constituant l'alliage dans le sens de la rotation de.l'inducteur. Il est évident, qu'en raison de la disposition verticale des pièces polaires, l'amplitude de la composante azimutale de la vitesse est très nettement privilégiée.induced currents then cause the two-phase mixture constituting the alloy in the direction of rotation of the inductor. It is obvious that due to the vertical arrangement of the pole pieces, the amplitude of the azimuth component of the speed is very clearly favored.

La gelée métallique est préparée selon le processus suivant : l'alliage est d'abord fondu dans le creuset, puis surchauffé de 100C au dessus de la température du liquidus, à ce moment le chauffage du creuset est supprimé et la température de l'alliage décroît lentément (moins de 10C par minute). The metal jelly is prepared according to the following process: the alloy is first melted in the crucible, then superheated by 100C above the liquidus temperature, at this time the heating of the crucible is removed and the temperature of the alloy decreases slowly (less than 10C per minute).

Lorsque la température du liquidus est atteinte, le rotor est mis en mouvement à vitesse moyenne, ce qui permet une bonne homogénéisation de la température du bain, puis à pleine vitesse, au tout début de l'état pâteux.When the liquidus temperature is reached, the rotor is set in motion at medium speed, which allows good homogenization of the bath temperature, then at full speed, at the very beginning of the pasty state.

Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages
- il est de conception et de réalisation simple et fiable,
- il agit sans contact et donc sans risque de pollution du métal liquide ;
- contrairement au cas des inducteurs polyphasés, les aimants permanents n'absorbent pas de puissance active, ni réactive ; il en résulte que l'énergie absorbée est faible, de l'ordre du kilowatt pour 30 kg d'alliage, de plus la durée de l'opération n'est que de quelques minutes ;
- l'intensité de brassage peut être modulée avec souplesse, par variation de la vitesse du moteur d'entraînement ;
- aucun élément du système n'est refroidi par eau, ce qui évite les risques d'explosion, en particulier avec les alliages d'aluminium
- le volume de geleepréparée dans un creuset peut aisément dépasser une dizaine de litres, ce qui n'est pas le cas avec les brasseurs mécaniques cités plus haut ;
- l'utilisation des gelées métalliques thixotropes permet d'améliorer la mise en forme et d'obtenir un meilleur remplissage des moules ; cette pro prieté est particulièrement intéressante dans le cas de la production de matériaux composites, constitués par l'alliage et une matrice en matériau organique, ou autre ;
- il évite une surchauffe excessive de l'alliage, avant la coulée, ce qui se traduit par une nouvelle économie d'énergie et, de plus, réduit l'oxydation de l'alliage
- une structure globulaire-très fine et homogène remplace la structure grossière, qui apparaît dans les lingots obtenus à partir des coulées traditionnelles et dans lesquels on trouve, successivement, à partir de la surface extérieure, une zone corticale puis, une zone colonnaire et une zone équiaxe constituée par de gros cristaux
- il peùt être adapté à la coulée continue de gelees métalliques, par arrivée d'alliage (dont la température est de l'ordre de celle du liquidus) par le haut du creuset, tandis que la gelée préparée est évacuée par une trappe située au fond du creuset ;
- il s'applique aux coulées de gelées métalliques thixotropes en moules, en lingotières et en coquilles, de plus, les différents procédés de mise en forme, sous pression, par gravité et par injection, peuvent être employés
- il s'applique à tous les alliages.
The device according to the invention has many advantages
- it is simple and reliable in design and production,
- It acts without contact and therefore without risk of pollution of the liquid metal;
- unlike the case of polyphase inductors, permanent magnets do not absorb active or reactive power; it follows that the energy absorbed is low, of the order of a kilowatt for 30 kg of alloy, moreover the duration of the operation is only a few minutes;
- the stirring intensity can be flexibly modulated by varying the speed of the drive motor;
- no element of the system is water-cooled, which avoids the risk of explosion, in particular with aluminum alloys
- The volume of jelly prepared in a crucible can easily exceed ten liters, which is not the case with the mechanical mixers mentioned above;
- the use of thixotropic metallic jellies makes it possible to improve shaping and to obtain better filling of the molds; this property is particularly advantageous in the case of the production of composite materials, constituted by the alloy and a matrix of organic material, or other;
- it avoids excessive overheating of the alloy, before casting, which results in a new energy saving and, moreover, reduces the oxidation of the alloy
- a globular-very fine and homogeneous structure replaces the coarse structure, which appears in the ingots obtained from traditional castings and in which one finds, successively, from the external surface, a cortical zone then, a columnar zone and a equiaxial zone formed by large crystals
- It can be adapted to the continuous casting of metallic jellies, by arrival of alloy (whose temperature is of the order of that of the liquidus) from the top of the crucible, while the prepared jelly is evacuated by a hatch located at the bottom of crucible;
- it applies to the pouring of thixotropic metallic jellies into molds, ingot molds and shells, in addition, the various shaping processes, under pressure, by gravity and by injection, can be used
- it applies to all alloys.

Cependant, l'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins qui accompagnent la présente demande et qui représentent, sans caractère limitatif, des exemples de réalisations et de mise en oeuvre de dispositifs selon l'invention.  However, the invention will be better understood with the aid of the drawings which accompany the present application and which represent, without being limiting, examples of embodiments and implementation of devices according to the invention.

La figure 1 représente un exemple de coupe horizontale de l'ensemble creuset-rotor. Figure 1 shows an example of a horizontal section of the crucible-rotor assembly.

La figure 2 représente un exemple de coupe verticale de l'ensemble creuset-rotor. FIG. 2 represents an example of vertical section of the crucible-rotor assembly.

Sur la figure 1, on distingue en coupe horizontale, les aimants permanents (1) disposés selon une répartition correspondant à une alternance répétitive sud-nord, encastrés dans le rotor (2). Ces aimants sont surmontés par une pièce en matériau ferromagnétique (3), destinée à les maintenir, ainsi qu'à canaliser les lignes de champ . Le rotor tourne autour d'un axe (4) assujetti au moteur d'entrainement. Le métal liquide (7) contenu dans le creuset, est maintenu par les parois verticales cylindriques (5) et (6), et entrainé dans le sens de rotation du rotor. In Figure 1, we can see in horizontal section, the permanent magnets (1) arranged in a distribution corresponding to a repetitive alternation south-north, embedded in the rotor (2). These magnets are surmounted by a piece of ferromagnetic material (3), intended to hold them, as well as to channel the field lines. The rotor rotates around an axis (4) secured to the drive motor. The liquid metal (7) contained in the crucible is held by the vertical cylindrical walls (5) and (6), and driven in the direction of rotation of the rotor.

La figure 2 représente, schématiquement, une coupe verticale où on distingue le creuset (8) contenant le métal fondu (9). Le système de chauffage (15) entoure le creuset (8). Le rotor (10) est mobile autour de son axe (11). Une seule pièce polaire, composée, ici, de neuf aimants permanents (12), dont les faces apparentes sont des poles nord, est présentée. L'armature superieure (13) confectionnée en matériaux ferromagnétique, qui maintient les aimants, est fixee au rotor (10), par des vis (14). Figure 2 shows, schematically, a vertical section where we can see the crucible (8) containing the molten metal (9). The heating system (15) surrounds the crucible (8). The rotor (10) is movable around its axis (11). A single pole piece, composed here of nine permanent magnets (12), the visible faces of which are north poles, is presented. The upper frame (13) made of ferromagnetic material, which holds the magnets, is fixed to the rotor (10) by screws (14).

L'invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple, non limitatif, qui suit. The invention can be illustrated with the aid of the nonlimiting example which follows.

Une expérience a été réalisée dans un creuset annulaire en acier inox, dont les dimensions étaient les suivantes : diamètre intérieur 110 mm, diamètre extérieur 210 mm, hauteur 200 mm. Ce creuset contenait une hauteur de 10 cm d'un alliage plomb-étain, dont les caractéristiques étaient les suivantes : 85 % Pb, 15 % Sn, liquidus 288"C, solidus 183"C, densité voisine de 10. Le rotor comportait trois paires de poles de 28 mm de large et 114 mm de hauteur. Chaque pole était composé par six aimants permanents pa rallélépipédiques RECOMA 20 (Cobalt-Terres rares), de dimensions 28x19x11 mm. An experiment was carried out in an annular stainless steel crucible, the dimensions of which were as follows: internal diameter 110 mm, external diameter 210 mm, height 200 mm. This crucible contained a height of 10 cm of a lead-tin alloy, the characteristics of which were as follows: 85% Pb, 15% Sn, liquidus 288 "C, solidus 183" C, density close to 10. The rotor had three pairs of poles 28 mm wide and 114 mm high. Each pole was made up of six permanent RECOMA 20 (Cobalt-Rare Earth) parallelepiped magnets, dimensions 28x19x11 mm.

La valeur maximale du champ magnétique sur la paroi intérieure du creuset était de l'ordre de 0,16 T (ou 1600 gauss).The maximum value of the magnetic field on the interior wall of the crucible was of the order of 0.16 T (or 1600 gauss).

L'alliage a d'abord été fondu dans le creuset à l'aide d'éléments chauffants Thermocoax, puis porté à la température de 300"C, à laquelle le chauffage a été interrompu. A partir de ce moment, le métal a commencé à se refroidir lentement, uniquement sous l'influence du milieu ambiant. Par ailleurs, le brassage électromagnétique a été établi lorsque la température du liquidus a eté atteinte.En raison de l'augmentation de la viscosite apparente du système diphasique solide-liquide, la vitesse moyenne qui etait initialement de l'ordre de 150 cm.s'' a diminué, pour atteindre 40 cm.s , vers 278"C. A partir de cette température, la vitesse de l'alliage a brusquement augmentée, pour atteindre un maximum d'environ 90 cm.s1-, indiquant ainsi un changement des propriétées visqueuses de l'alliage. La vitesse d'écoulement a ensuite recommencé à décrotte avec la température, tandis que le milieu diphasique prenait la consistance d'une gelée métallique thixotrope, caractérisée par la présence de petits cristaux sphériques, sans dendrites, en suspension. The alloy was first melted in the crucible using Thermocoax heating elements, then brought to the temperature of 300 "C, at which the heating was interrupted. From this moment, the metal started to cool slowly, only under the influence of the ambient environment. In addition, electromagnetic stirring was established when the liquidus temperature was reached. Due to the increase in the apparent viscosity of the solid-liquid two-phase system, the average speed which was initially of the order of 150 cm.s '' decreased, to reach 40 cm.s, towards 278 "C. From this temperature, the speed of the alloy suddenly increased, reaching a maximum of about 90 cm.s1-, thus indicating a change in the viscous properties of the alloy. The flow speed then started to decrease again with temperature, while the two-phase medium took the consistency of a thixotropic metallic jelly, characterized by the presence of small spherical crystals, without dendrites, in suspension.

L'examen d'échantillons extraits de cette gelée a montré que le phénomène de retrait classique n' était pas perceptible et que les zones colonnaires et êquiaxes, formées par de gros cristaux, obtenus dans le cas des solidifications classiques, disparaissaient complètement et étaient remplacées par une structure unique constituée par des cristaux globulaires, dont le diamètre était compris entre 10 et 100 microns. Examination of samples extracted from this jelly showed that the phenomenon of classical shrinkage was not perceptible and that the columnar and equiaxial zones, formed by large crystals, obtained in the case of classical solidifications, disappeared completely and were replaced by a unique structure constituted by globular crystals, the diameter of which was between 10 and 100 microns.

Des expériences semblables, conduites avec un dispositif confectionné avec des matériaux différents (dont des aimants Alnico 1500), a permis d'observer des résultats analogues pour un alliage d'aluminium 2024. Similar experiments, carried out with a device made from different materials (including Alnico 1500 magnets), made it possible to observe similar results for an aluminum alloy 2024.

L'invention trouve son application dans tous les cas où on veut utiliser les propriétés des gelées métalliques thixotropes, pour améliorer la mise en forme ainsi que la structure des lingots, ou des pieces moulées, et aussi pour obtenir des matériaux composites à hautes performances.  The invention finds its application in all cases where it is desired to use the properties of thixotropic metal jellies, to improve the shaping as well as the structure of the ingots, or molded parts, and also to obtain high performance composite materials.

Claims (16)

REVENDICATIONS 1. Procédé de production en creuset de gelées métalliques thixotropes caractérisé en ce que l'on utilise les propriétés magnétiques des aimants permanents pour créer des forces de cisaillement intenses, d'origine visqueuses, dans un alliage dont la température est inférieure à celle du liquidus. 1. A method of producing thixotropic metal jellies in a crucible, characterized in that the magnetic properties of the permanent magnets are used to create intense shear forces, of viscous origin, in an alloy whose temperature is lower than that of the liquidus. . 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gelée métallique thixotrope est produite dans un creuset annulaire immobile. 2. Method according to claim 1, characterized in that the thixotropic metallic jelly is produced in a stationary annular crucible. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un champ magnétique tournant est produit par un rotor entraîné dans un mouvement de rotation1 autour d'un axe vertical, par un moteur électrique. 3. Method according to claim 1, characterized in that a rotating magnetic field is produced by a rotor driven in a rotational movement1 about a vertical axis, by an electric motor. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rotor comprend p paires de poles, p étant au moins égal à un. 4. Method according to claim 3, characterized in that the rotor comprises p pairs of poles, p being at least equal to one. 5. Procédé selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que chaque pole est formé par une association d'aimants permanents encastrés dans des cannelures verticales pratiquées sur le rotor. 5. Method according to claims 1, 3 and 4, characterized in that each pole is formed by an association of permanent magnets embedded in vertical grooves formed on the rotor. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé. en ce que les faces extérieures des aimants permanents encastrés dans une même cannelure correspondent à des poles magnétiques de même nom. 6. Method according to claim 5, characterized. in that the outer faces of the permanent magnets embedded in the same groove correspond to magnetic poles of the same name. 7. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les cannelures sont taillées parallèlement à l'axe de révolution du rotor, afin de privilégier un écoulement rotatif, c'est-à-dire la composante azimutale de la vitesse de déplacement de l'alliage. 7. Method according to claims 4 and 5, characterized in that the grooves are cut parallel to the axis of revolution of the rotor, in order to favor a rotary flow, that is to say the azimuthal component of the speed of movement of the alloy. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces polaires du rotor sont disposées alternativement selon une répartition sudnord, lorsque l'on passe d'une cannelure à une autre immédiatement voisine. 8. Method according to claim 4, characterized in that the pole pieces of the rotor are arranged alternately in a sudnord distribution, when one passes from a groove to another immediately adjacent. 9. Procédé selon les revendications 4, 5 et 6, caractérisé en ce que les aimants permanents qui forment un pole sont maintenus par une armature en matériaux ferromagnétique.  9. Method according to claims 4, 5 and 6, characterized in that the permanent magnets which form a pole are held by a frame of ferromagnetic materials. 10. Procédé selon la revendication 1,,caractérisé en ce que les aimants permanents qui composent les poles peuvent être de formes diverses (parallélépipédique, en forme d'arceaux, etc...  10. Method according to claim 1, characterized in that the permanent magnets which make up the poles can be of various shapes (parallelepiped, in the form of arcs, etc ... 11. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rotor est logé coaxialement dans la cavité cylindrique intérieure au creuset. 11. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the rotor is housed coaxially in the cylindrical cavity inside the crucible. 12. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de fusion de l'alliage entoure, et épouse la forme, de la paroi extérieure du creuset. 12. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the device for melting the alloy surrounds and follows the shape of the outer wall of the crucible. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase active de la production d'une gelee métallique thixotrope, pendant laquelle le champ magnétique tournant est appliqué, correspond au cas où la température de l'alliage est comprise entre celles du liquidus et du solidus. 13. Method according to claim 1, characterized in that the active phase of the production of a thixotropic metallic jelly, during which the rotating magnetic field is applied, corresponds to the case where the temperature of the alloy is between those of the liquidus and solidus. 14. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu' aucun élement du dispositif n'est refroidi par un liquide. 14. Method according to claims 1, 2 and 3, characterized in that no element of the device is cooled by a liquid. 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de mise en forme peut être, soit sépare, soit associé au dispositif de préparation de la gelée métallique. 15. The method of claim 1, characterized in that the shaping process can be either separated or associated with the device for preparing the metal jelly. 16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'applique à tous les alliages.  16. Method according to claim 1, characterized in that it applies to all alloys.
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