J. Phys. France 50, 3007-3019 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500190300700

Cusp instability in cellular growth

P. Kurowski, S. de Cheveigné, G. Faivre et C. Guthmann

Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Supérieure, (laboratoire associé au CNRS), Université Paris V, Tour 23, 2 pl. Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

Abstract
During directional solidification of alloys, a cellular structure can be observed above a critical pulling speed. Under certain conditions, the cusps behind the cells can present a secondary instability characterized by a periodic emission of liquid droplets. These droplets are transported by the solid, but also migrate towards the solid-liquid interface by temperature gradient zone migration. We study the conditions of appearance of the droplet instability and discuss the information concerning growth mechanisms that can be deduced from a study of the migration.

Résumé
Lors de la solidification directionnelle d'alliages, une structure cellulaire peut être observée au-dessus d'une vitesse de tirage critique. Dans certaines conditions, les fonds de sillon derrière ces cellules peuvent présenter une instabilité secondaire qui se caractérise par l'émission périodique de gouttelettes liquides. Ces gouttelettes sont emportées par le solide mais en même temps elles migrent vers l'interface solide-liquide sous l'effet du gradient thermique par un processus de fusion-solidification. Nous étudions les conditions d'apparition de ces gouttelettes et nous discutons les informations sur les mécanismes de croissance qui peuvent se déduire de l'étude de la migration.

PACS
8130F - Solidification.
6808 - Liquid-solid interfaces.

Key words
alloys -- directional solidification -- drops -- flow instability