Etude de l'influence de la microstructure sur l'endommagement en fatigue oligocyclique d'alliages de Titane Ta6v PDF Download
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LE COMPORTEMENT EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE D'ALLIAGES BIPHASES TA6V FORGES A ETE ETUDIE DANS L'AIR ET SOUS VIDE A 20C ET 300C. DEUX FAMILLES D'ALLIAGES TRAITES THERMOMECANIQUEMENT DANS LE DOMAINE ALPHA, BETA, L'UNE BIMODALE ET L'AUTRE GLOBULAIRE ONT ETE COMPAREES; POUR CHACUNE DE CES FAMILLES UNE NUANCE A STRUCTURE PUREMENT EQUIAXE ET UNE STRUCTURE PLUS ANISOTROPE ONT ETE ETUDIEES. LE COMPORTEMENT CYCLIQUE AUX DEUX TEMPERATURES EXTREMES D'UTILISATION DANS LES MOTEURS D'AVION, 20C ET 300C, A D'ABORD ETE DETERMINE SOUS VIDE AFIN DE DECOUPLER L'EFFET DE LA TEMPERATURE DE L'EFFET DE L'ENVIRONNEMENT QUI INTERVIENNENT SIMULTANEMENT LORS DES ESSAIS SOUS AIR. LES EFFETS DE LA TEMPERATURE ET DE L'ENVIRONNEMENT AINSI QUE LEURS INTERACTIONS ONT ETE MIS EN EVIDENCE ET INTERPRETES A TRAVERS L'ANALYSE DE L'ENDOMMAGEMENT SURFACIQUE DES EPROUVETTES PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. LE SUIVI DE LA CROISSANCE DES FISSURES AU COURS DU CYCLAGE A PERMIS DE DISCERNER L'IMPORTANCE RELATIVE DE L'AMORCAGE ET DE LA PROPAGATION DES FISSURES COURTES POUR LES DIFFERENTES NUANCES ET CONDITIONS D'ESSAI, ET D'ETABLIR UN LIEN ENTRE CES CARACTERISTIQUES ET LA MICROSTRUCTURE DU TA6V. PAR AILLEURS UNE ANALYSE MECANIQUE DE LA PROPAGATION DES FISSURES A ETE EFFECTUEE EN RELIANT LA CROISSANCE DES FISSURES A L'AMPLITUDE DE LA DEFORMATION PLASTIQUE OU A L'AMPLITUDE DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTES. UN RAPPROCHEMENT DU COMPORTEMENT DES FISSURES COURTES A ETE ETABLI AVEC CELUI DES FISSURES LONGUES
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LE COMPORTEMENT EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE D'ALLIAGES BIPHASES TA6V FORGES A ETE ETUDIE DANS L'AIR ET SOUS VIDE A 20C ET 300C. DEUX FAMILLES D'ALLIAGES TRAITES THERMOMECANIQUEMENT DANS LE DOMAINE ALPHA, BETA, L'UNE BIMODALE ET L'AUTRE GLOBULAIRE ONT ETE COMPAREES; POUR CHACUNE DE CES FAMILLES UNE NUANCE A STRUCTURE PUREMENT EQUIAXE ET UNE STRUCTURE PLUS ANISOTROPE ONT ETE ETUDIEES. LE COMPORTEMENT CYCLIQUE AUX DEUX TEMPERATURES EXTREMES D'UTILISATION DANS LES MOTEURS D'AVION, 20C ET 300C, A D'ABORD ETE DETERMINE SOUS VIDE AFIN DE DECOUPLER L'EFFET DE LA TEMPERATURE DE L'EFFET DE L'ENVIRONNEMENT QUI INTERVIENNENT SIMULTANEMENT LORS DES ESSAIS SOUS AIR. LES EFFETS DE LA TEMPERATURE ET DE L'ENVIRONNEMENT AINSI QUE LEURS INTERACTIONS ONT ETE MIS EN EVIDENCE ET INTERPRETES A TRAVERS L'ANALYSE DE L'ENDOMMAGEMENT SURFACIQUE DES EPROUVETTES PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. LE SUIVI DE LA CROISSANCE DES FISSURES AU COURS DU CYCLAGE A PERMIS DE DISCERNER L'IMPORTANCE RELATIVE DE L'AMORCAGE ET DE LA PROPAGATION DES FISSURES COURTES POUR LES DIFFERENTES NUANCES ET CONDITIONS D'ESSAI, ET D'ETABLIR UN LIEN ENTRE CES CARACTERISTIQUES ET LA MICROSTRUCTURE DU TA6V. PAR AILLEURS UNE ANALYSE MECANIQUE DE LA PROPAGATION DES FISSURES A ETE EFFECTUEE EN RELIANT LA CROISSANCE DES FISSURES A L'AMPLITUDE DE LA DEFORMATION PLASTIQUE OU A L'AMPLITUDE DU FACTEUR D'INTENSITE DE CONTRAINTES. UN RAPPROCHEMENT DU COMPORTEMENT DES FISSURES COURTES A ETE ETABLI AVEC CELUI DES FISSURES LONGUES
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NOUS AVONS ETUDIE LE ROLE DES PARAMETRES MICROSTRUCTURAUX DANS LES PROCESSUS D'ENDOMMAGEMENT PAR FATIGUE DE L'ALLIAGE BETACEZ (TI-5AL-2SN-4ZR-4MO-2CR-1FE), ALLIAGE DE TITANE RICHE EN ELEMENTS BETAGENES DONT LE FORGEAGE EN BETA GENERE DES STRUCTURES LAMELLAIRES DE TYPE ALPHA (W + GB). CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS UN OBJECTIF D'OPTIMISATION DES MICROSTRUCTURES VIS A VIS DE LA TENUE EN FATIGUE DU BETACEZ. AU COURS DE CETTE ETUDE NOUS NOUS SOMMES INTERESSES AU DOMAINE DE LA FATIGUE OLIGOCYCLIQUE 10#2-10#5 CYCLES EN EXPLORANT PLUS PARTICULIEREMENT LE DOMAINE PSEUDO-ELASTIQUE DANS LEQUEL LE ROLE DE LA MICROSTRUCTURE SUR LA RESISTANCE A LA FATIGUE EST TRES MARQUE. POUR LES FORTES AMPLITUDES DE SOLLICITATION (FATIGUE PLASTIQUE), NOUS AVONS ANALYSE L'EVOLUTION DES PARAMETRES MECANIQUES CYCLIQUES (CONTRAINTES OU DEFORMATIONS PLASTIQUES) DANS LES DIFFERENTES STRUCTURES DE BETACEZ ET LEUR RELATION AVEC LA DUREE DE VIE ENTRE 20C ET 500C. DANS LE DOMAINE PSEUDO-ELASTIQUE, UN GRAND INTERET A ETE PORTE AUX CONDITIONS MICROSTRUCTURALES GOUVERNANT L'AMORCAGE ET LA CROISSANCE DES FISSURES EN EXAMINANT EGALEMENT L'INFLUENCE DE LA TEMPERATURE (20C-300C) ET DE L'ENVIRONNEMENT (AIR-VIDE) SUR LA RESISTANCE A LA FATIGUE. UNE MODELISATION DES CINETIQUES DE CROISSANCE DES PETITES FISSURES A ETE PROPOSEE, EN TENANT COMPTE DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET DES DIMENSIONS DES PARAMETRES MICROSTRUCTURAUX DES DIFFERENTS MATERIAUX
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Les travaux portent sur l'alliage -métastable Ti-10V-2Fe-3Al. L'objectif est d'évaluer les conséquences sur la tenue en fatigue de variations structurales rencontrées dans les pièces issues de forgeage, réalisées pour des applications du secteur aéronautique. L'analyse du comportement est réalisée dans le domaine de la fatigue oligocyclique, par le biais d'un modèle viscoplastique, et par l'approche physique proposée par Cottrell. Les deux méthodes conduisent à l'interprétation du comportement macroscopique en termes de contraintes internes représentant les incompatibilités de déformation, et de contrainte effective traduisant les interactions à courte distance, dans le matériau. L'adoucissement cyclique macroscopique de l'alliage est porte par ces deux composantes de la contrainte. La corrélation avec les phénomènes microstructuraux est réalisée à l'aide de la microscopie électronique par transmission permettant l'analyse des modes de déformation qui sont confines dans la phase alpha primaire. Le comportement est ainsi associé au phénomène d'annihilation de dislocations facilité par le glissement dévié et a l'homogénéisation progressive de l'écoulement dans la microstructure. Les processus d'apparition du dommage sont observés en microscopie électronique à balayage, sur des échantillons sollicités en fatigue oligocyclique et en endurance. Les fissures se forment systématiquement en surface, aux interfaces entre les particules alpha primaire et la matrice bêta transformée. Les résultats permettent de déterminer et de caractériser l'influence de la microstructure sur l'amorçage des fissures de fatigue. Ceci a par ailleurs été modélisé et analyse par éléments finis. L'apparition du dommage est fortement influencée par le comportement plastique de la phase alpha primaire et par l'état local d'incompatibilités de déformation. Le travail conclut sur l'évaluation d'une possible mise en relation entre la durée de vie en fatigue et l'état de contraintes internes dans le matériau.
Author: Maider Garcia de Cortazar Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 161
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Le matériau composite à matrice de titane renforcée par des cristaux discontinus de monoborure de titane (TiB) constitue une classe nouvelle de matériaux destinés à des applications de haute technologie. Ces composites présentent des avantages car le procédé d’élaboration permet l’obtention de pièces de formes complexes à moindre coût par rapport aux composites à matrice titane renforcée par des filaments continus. Le procédé d’obtention de composites Ti/TiB nécessite deux étapes de fabrication : ( 1) au cours de la première étape un pré-composite de fraction volumique élevée en TiB est obtenu par un procédé d’autocombustion ( SHS), (2) lors d’une seconde étape, ce composite est dilué dans l’alliage de titane liquide pour obtenir la fraction volumique désirée. Des composites de fraction volumique en TiB comprise entre 0 et 10% ont été élaborés puis caractérisés. La microstructure de la matrice est affinée et les performances mécaniques sont améliorées par la présence du TiB. Finalement, une étude technico-économique de ce procédé a été réalisée pour évaluer la viabilité industrielle du matériau et du procédé.
Author: Kacem El Alami Idrissi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 121
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La présente étude porte sur le comportement et de l'endommagement en fatigue vibratoire de l'alliage de titane TA6V, matériau utilisé dans le domaine de l'aéronautique en régime vibratoire. Outre la mise au point des méthodes d'essai adéquates, nous présentons dans ce mémoire d'une part, les résultats de fissuration du ta6v a haute fréquence, a la température ambiante et pour un rapport de charge R compris entre -1 et 0,9, d'autre part les mécanismes d'endommagement du TA6V lorsqu'une vibration de 20 khz se combine à un cycle de fatigue lente. Enfin, nous étudions le comportement du TA6V sous un chargement d'amplitude variable, notamment l'effet de surcharge et l'influence d'une réduction rapide du facteur d'intensité de contraintes. Les résultats obtenus ont été confrontés à des résultats de fatigue conventionnelle. Les mécanismes d'endommagement ont été mis en évidence grâce à des analyses métallographiques et microfractographiques au MEB. Lorsque la comparaison est possible, les mécanismes mis en jeu sont les mêmes en fatigue vibratoire et en fatigue conventionnelle.
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LE 6246 EST UN ALLIAGE DE TITANE BIPHASE UTILISE DANS LES MOTEURS AERONAUTIQUES. NOUS AVONS ETUDIE L'INFLUENCE DE LA MICROSTRUCTURE SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE MACROSCOPIQUE, PARTICULIEREMENT EN TENACITE ET EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ENTRE 20#OC ET 500#OC. DES CALCULS PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS ONT MONTRE QUE LES INCOMPATIBILITES MECANIQUES DUES AU BIPHASAGE DU MATERIAU NE RENDENT PAS COMPTE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES ORIGINES SE TROUVENT A L'ECHELLE DES MODES DE DEFORMATION MONOTONES ET CYCLIQUES DE LA PHASE ALPHA. CEUX-CI ONT ETE IDENTIFIES EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION. LES HETEROGENEITES DE PERFORMANCES EN TENACITE DES STRUCTURES ACICULAIRES ONT ETE EXAMINEES EN RELATION AVEC LA MORPHOLOGIE DE LA PHASE ALPHA. LES RESULTATS INDIQUENT UNE CORRELATION ENTRE LES VALEURS DE TENACITE ET LE FACTEUR D'ELANCEMENT ET SUGGERENT DE RECOURIR A DES METHODES D'APPROCHE LOCALE POUR RESOUDRE CE PROBLEME DANS SON ENSEMBLE. L'ETUDE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE A MONTRE QUE SELON LES CONDITIONS DE SOLLICITATION (NOTAMMENT DE TEMPERATURE), LE MEME PHENOMENE D'ADOUCISSEMENT PEUT AVOIR DES ORIGINES STRUCTURALES DIVERSES LIEES AUX CONFIGURATIONS DE DISLOCATIONS. A 20#OC, CE SONT LES INCOMPATIBILITES DE DEFORMATIONS DUES A LA DEFORMATION HETEROGENE QUI SONT EN CAUSE, A 500#OC, C'EST LA DESTRUCTION DES ZONES D'ORDRE PAR CISAILLEMENT
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LES ALLIAGES DE TITANE SONT UTILISES DANS LE DOMAINE AERONAUTIQUE POUR LEUR LEGERETE ET LEUR BONNE RESISTANCE A HAUTE TEMPERATURE. L'OBJECTIF DE LA PRESENTE ETUDE EST DE DETERMINER LES FACTEURS GOUVERNANT LA RESISTANCE A LA FATIGUE DE DEUX ALLIAGES DE TITANE : LE TI 6246 (ALLIAGE ALPHA/BETA FORGE BETA) ET L'IMI 834 (ALLIAGE QUASI-ALPHA). LE PREMIER A PERMIS D'ETABLIR L'EFFET DE LA TEMPERATURE (DE 20C A 500C) ET DE L'ENVIRONNEMENT (AIR-VIDE) POUR DES DUREES DE VIE INFERIEURES A 10#7 CYCLES. LES TRAVAUX EFFECTUES ONT PERMIS DE CERNER L'INFLUENCE DES PARAMETRES MECANIQUES ET MICROSTRUCTURAUX SUR LES DIFFERENTS STADES DE L'ENDOMMAGEMENT (AMORCAGE ET PROPAGATION DES FISSURES). LES OBSERVATIONS FRACTOGRAPHIQUES ONT REVELE UNE MODIFICATION DES PROCESSUS D'AMORCAGE (PASSAGE D'UNE RUPTURE PROVENANT DE LA SURFACE DE L'ECHANTILLON A UNE RUPTURE INTERNE) SELON LE NIVEAU DE LA CONTRAINTE APPLIQUEE QUELLES QUE SOIENT LES CONDITIONS DE TEMPERATURE ET D'ENVIRONNEMENT. CETTE MODIFICATION CONDITIONNE TRES FORTEMENT LE COUPLAGE ENDOMMAGEMENT-ENVIRONNEMENT ET DONC LA RESISTANCE DU MATERIAU. L'EFFET MARQUE DE L'ENVIRONNEMENT A HAUTE TEMPERATURE RESULTE DES INTERACTIONS ENTRE LES PROCESSUS D'OXYDATION ET/OU LA DISSOCIATION DE LA VAPEUR D'EAU ET LE NIVEAU DE DEFORMATION PLASTIQUE CYCLIQUE. IL A ETE MONTRE QUE LA COUCHE D'OXYDE SEULE NE PEUT EXPLIQUER L'ABAISSEMENT DE LA RESISTANCE A L'AMORCAGE. LES RESULTATS A 500C OBTENUS SUR LE SECOND ALLIAGE (IMI 834) DONT LES CONDITIONS MICROSTRUCTURALES SONT DIFFERENTES DU TI 6246 ONT PERMIS DE CONFORTER CES ANALYSES.
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Ces travaux sont consacrés à l'étude des mécanismes prépondérants pouvant intervenir dans l'endommagement en fretting-fatigue pour des alliages Al-Cu-Li. Afin d'apporter des réponses, une importante étude expérimentale a été menée en 3 sections distinctes : comportement en fatigue avec concentration de contrainte dans la pièce; résistance à l'endommagement en fretting; essais de fretting-fatigue. Un effort particulier est réalisé pour déterminer l'influence de la microstructure sur ces différents mécanismes. Dans les conditions testées en fatigue, les matériaux étudiés présentent des durées de vies similaires alors que les chemins de fissuration diffèrent aussi bien au niveau macroscopique que microscopique. L'analyse EBSD de zones fissurées met en lumière l'importance de la texture pour les alliages à l'état UA à la différence de ceux à l'état T8. L'état de précipitation est cependant le facteur le plus important contrôlant la morphologie de la fissure. Contrairement à la littérature, cette étude montre que les mécanismes de fretting ne sont pas indépendants de la microstructure. En effet, pour des conditions testées identiques, les alliages à l'état UA présentent un meilleur comportement à la fissuration que ceux à l'état T8. Deux techniques d'analyses 3D ont été utilisées afin de mettre en évidence l'effet de la microstructure. L'analyse des faciès de rupture des éprouvettes de fretting-fatigue a permis de décomposer le mécanisme d'endommagement en trois étapes: amorçage en fretting, propagation sous dominance mixte de la sollicitation de fretting et de fatigue, puis propagation uniquement contrôlée par la fatigue jusqu'à rupture brutale de l'échantillon.
Author: Philippe Roudier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 250
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Cette étude porte sur l'évolution du comportement a la rupture de deux alliages de titane, Td5ac et Ta6v, en fonction de la vitesse de sollicitation. Les vitesses de chargement atteintes sont de l'ordre de 1 mpavm/s, 500 mpavm/s, 5.10#6 mpavm/s. Une première caractérisation du comportement a rupture de ces matériaux fait appel à l'approche globale. Une nouvelle méthode est développée pour les essais aux plus fortes vitesses de sollicitations. Elle permet d'envisager l'étude de ruptures se produisant au-delà du domaine de validité de la mécanique linéaire de la rupture. Une seconde caractérisation est abordée par le biais de l'approche locale en mécanique de la rupture. Des critères de rupture sont obtenus à partir de la cinétique de croissance de cavités de Rice et Tracey. L’évolution des caractéristiques du Ta6v du régime lent au régime rapide est retrouvée mais l'évolution expérimentale dans le cas du Ta6v est supérieure à l'évolution ainsi prévue. De plus une saturation du gain des caractéristiques à rupture est prédite par l'approche locale. Par ailleurs une étude réalisée avec la cinétique de Budiansky ne met pas en évidence l'effet stabilisant de la sensibilité à la vitesse de sollicitation à rupture de ces matériaux. L’élévation des caractéristiques à rupture des matériaux rompant dans le domaine ductile avec la vitesse de sollicitation est confirmée, le gain escompté n'est cependant pas aussi important que souvent clamé
Author: LAURENT.. LEGENDRE
Author: LAURENT.. LEGENDRE
Author: Evalo Awade
Author: Denis Luquiau
Author: Maider Garcia de Cortazar
Author: Kacem El Alami Idrissi
Author: ANNE-SOPHIE.. BERANGER
Author: Sandrine Mailly
Author: Jessica Delacroix
Author: Béchir Hadj Sassi (auteur d'une thèse de sciences.)
Author: Philippe Roudier