Une méthode pour mesurer, au sol, la diffusion d'impureté dans les métaux liquides

Though they are key data for physics of liquids and for the modelisation of solidification, diffusion coefficients in liquids are still badly known. A strong scattering is observed in the experimental data of the literature. Diffusive fluxes are indeed so small that even very weak convective levels significantly affect the transport during diffusion experiments. Under normal gravity, the origin of convection is mainly thermosolutal, especially at high temperatures where it is difficult to perform good isothermal conditions. This convection artificially increases the mixing and often leads to an overestimate of the diffusivity. Space experiments are, till now, the best way to get rid of this effect. We propose here a new ground based method. Its principle is to create a well define velocity field and to tale its transport into account by an analytical model. A steady magnetic field is used to control the convective motion. Successful experiments have been conducted on impurity diffusion of In and Bi in Sn.Malgré leur importance pour la physique de la phase liquide et la modélisation des phénomènes de solidification, les coefficients de diffusion dans les métaux et semi-conducteurs liquides sont encore mal connus. La dispersion observée dans les mesures de diffusion atteint fréquemment 30% pour un même expérimentateur et peut dépasser 100% quand plusieurs auteurs sont comparés. C'est que la convection naturelle est difficilement évitable dans les expériences sous gravité normale, notamment à haute température où il est difficile d'établir un champ de température uniforme. Cette convection augmente artificiellement le transport, ce qui peut mener à une surestimation du coefficient de diffusion. L'établissement de mesures en microgravité, où la convection naturelle est fortement réduite, permet d'obtenir des valeurs plus fiables, mais à un coût élevé. Une nouvelle méthode au sol est proposée ici, basée sur l'établissement et la modélisation d'un écoulement de convection naturelle bien maîtrisé et freiné à l'aide d'un champ magnétique permanent. Testée sur la mesure de diffusion de Bi ou In à l'état d'impureté dans Sn, cette méthode permet de retrouver les valeurs mesurées en microgravité; elle est donc prometteuse