Etude des mécanismes d'écrouissage et d'endommagement cycliques des alliages TiAl élaborés par métallurgie des poudres PDF Download
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Book Description
Cette étude traite des mécanismes de déformation qui régissent la fatigue oligocyclique suivant la microstructure d'alliages TiAl issus de la métallurgie des poudres. Une étude préliminaire montre que la gamme Tournage – Polissage mécanique est la plus adaptée à l'usinage des éprouvettes. Les microstructures élaborées via divers traitements thermiques post – CIC, ont été caractérisées par analyse quantitative. Celles devant être sollicitées en fatigue à 20 et 500°C, ont été sélectionnées en fonction de leur comportement en traction. Une plus grande proportion de grains lamellaires réduit le libre parcours moyen des dislocations et renforce la consolidation statique. Ce paramètre agit aussi principalement sur la consolidation cyclique, selon toutefois une relation inverse : le taux de consolidation est piloté par la formation de la structure veine qui nécessite d'autant moins de déformation plastique que l'espace moyen réservé à l'enchevêtrement des dislocations est grand. Une microstructure totalement lamellaire à gros grains, fines lamelles et joints de grains dentelés, semble offrir le meilleur compromis entre consolidation, niveau de contrainte et durée de vie.
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Cette étude traite des mécanismes de déformation qui régissent la fatigue oligocyclique suivant la microstructure d'alliages TiAl issus de la métallurgie des poudres. Une étude préliminaire montre que la gamme Tournage – Polissage mécanique est la plus adaptée à l'usinage des éprouvettes. Les microstructures élaborées via divers traitements thermiques post – CIC, ont été caractérisées par analyse quantitative. Celles devant être sollicitées en fatigue à 20 et 500°C, ont été sélectionnées en fonction de leur comportement en traction. Une plus grande proportion de grains lamellaires réduit le libre parcours moyen des dislocations et renforce la consolidation statique. Ce paramètre agit aussi principalement sur la consolidation cyclique, selon toutefois une relation inverse : le taux de consolidation est piloté par la formation de la structure veine qui nécessite d'autant moins de déformation plastique que l'espace moyen réservé à l'enchevêtrement des dislocations est grand. Une microstructure totalement lamellaire à gros grains, fines lamelles et joints de grains dentelés, semble offrir le meilleur compromis entre consolidation, niveau de contrainte et durée de vie.
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Cette étude porte sur les mécanismes gouvernant le comportement cyclique et la résistance à la fissuration d'un alliage Ti-Al48-Cr2-Nb2 élaboré par fonderie et par métallurgie des poudres. L'alliage issu de la fonderie présente une microstructure lamellaire alors que celui provenant de la métallurgie des poudres exhibe une microstructure à grains g équiaxes fins. Une caractérisation détaillée du comportement cyclique et des mécanismes de déformation associés montre qu'à température ambiante, le comportement cyclique est gouverné par le glissement de dislocations, la formation de la structure veine ou le maclage. De plus, les structures de déformation développées sont fonction de l'amplitude de déformation totale imposée. A cette température, une relation est établie entre une consolidation cyclique marquée et une déformation par maclage. A 750ʿC, la déformation cyclique est contrôlée par la montée de dislocations. Par ailleurs, l'étude du comportement en propagation révèle que la microstructure à grains g équiaxes fins présente la plus faible résistance à la fissuration. Cette différence de comportement entre les deux microstructures est analysée en terme de résistance intrinsèque, d'effets extrinsèques de fermeture de fissure et d'environnement.
Author: Mohamed Ali Tourabi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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ETUDE DES PHENOMENES D'HYSTERESIS PURE ET D'ECROUISSAGE PAR DURCISSEMENT ET/OU ADOUCISSEMENT DANS DIVERS METAUX ET ALLIAGES METALLIQUES SOUMIS A DES SOLLICITATIONS CYCLIQUES COMPLEXES DE TRACTION ET DE TORSION EN PHASE OU HORS PHASE. ANALYSE ET MODELISATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX DANS LE CADRE THEORIQUE D'UN SCHEMA DE COMPORTEMENT A MEMOIRE DISCRETE. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES MECANISMES MICROSTRUCTURAUX DE DEFORMATION. ANALYSE DE L'ANALOGIE ENTRE LES PROPRIETES MACROSCOPIQUES ET LES PHENOMENES MICROSTRUCTURAUX. L'HYSTERESIS PURE S'INTERPRETE PAR DES PHENOMENES LIES AU MOUVEMENT DES DISLOCATIONS. LES EVOLUTIONS DE L'ECROUISSAGE SONT DUES A UNE COMBINAISON DE PHENOMENES DE DURCISSEMENT ET D'ADOUCISSEMENT
Author: JINGANG.. NI Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE METTRE AU POINT UNE METHODE POUR ETUDIER L'ENDURANCE ET LA FISSURATION DES MATERIAUX SOLLICITES EN FATIGUE VIBRATOIRE (F=20 KHZ). L'EPROUVETTE VIBRE A SA FREQUENCE PROPRE DE RESONANCE EN PREMIER MODE LONGITUDINAL, AYANT UN VENTRE DE DEFORMATION AU CENTRE ET UN VENTRE DE DEPLACEMENT A L'EXTREMITE DE L'EPROUVETTE. DEUX TYPES D'EPROUVETTES DESTINEES RESPECTIVEMENT AUX ETUDES DE L'ENDURANCE ET DE LA FISSURATION SONT DETERMINES ANALYTIQUEMENT UTILISANT LA THEORIE DE LA PROPAGATION DES ONDES ELASTIQUES ET NUMERIQUEMENT AVEC LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. LA DEFORMATION MAXIMALE A ETE MESUREE AU MOYEN DE JAUGES D'EXTENSOMETRIE DYNAMIQUES. UN SYSTEME DE VIDEO-CAMERA PERMET LE SUIVI DE L'EVOLUTION DE LA PROPAGATION DE LA FISSURE. LE MECANISME DE L'AMORCAGE ET DE LA FISSURATION A ETE ETUDIE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE. LES ALLIAGES ASTROLOY, U500, 17-4PH, TA6V ET AL-LI 8090 ONT ETE ETUDIES EN FATIGUE VIBRATOIRE ET EN FATIGUE CONVENTIONNELLE
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Ce travail est centré autour de l'étude du comportement en fatigue multiaxiale de deux alliages a durcissement structural: un alliage d'aluminium, le 2024, et un superalliage base nickel, le waspaloy. Afin de mettre en évidence l'influence de la microstructure sur le comportement mécanique, ces deux alliages sont sollicites dans deux états de précipitation, sous-vieilli et survieilli, sous chargements proportionnels et non proportionnels. L'écrouissage est interprété dans chaque cas en termes de composantes isotrope et cinématique, en relation avec les structures de dislocations observées. Dans le cas du waspaloy à l'état sous-vieilli, l'importance de la simultanéité de l'activation des systèmes de glissement sur la nature cinématique de l'écrouissage est mise en évidence. Enfin, dans un dernier temps, l'endommagement des deux alliages est étudié sous chargements proportionnel et non proportionnel.
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Essais en vue de séparer l'influence de l'oxygène résiduel et celle de la sous-structure sur le comportement en fatigue des alliages frittes d'Al de type 7049-T6 à divers degrés d'oxydation, et de l'aluminium pur A9 fritte. Etude par microscopie optique et électronique et par rayons X montrant que l'alliage 7049 a une résistance à la propagation des fissures dégradée par rapport au même alliage élaboré par métallurgie conventionnelle. Au contraire l'A9 fritte présente une résistance améliorée par rapport à l'A9 conventionne. Explication d'après les microstructures.
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Afin de contribuer à une meilleure compréhension et prévision du comportement sous irradiation des aciers des cuves des réacteurs nucléaires à eau sous pression, un programme européen (FP7-IP PERFECT) a été mis en oeuvre associant caractérisations expérimentales et modélisations multi-échelles. Dans ce cadre, la modélisation de la déformation plastique des lattes ferritiques, principal constituant de ces aciers, a été entreprise. A l’état non-irradié, la contrainte d’écoulement -dans les lattes dépend de plusieurs éléments microstructuraux : densité de dislocations, distribution des carbures et friction d’alliage. La technique de simulation par Dynamique des Dislocations (DD) apparaît comme le seul outil quantitatif permettant de prendre en compte explicitement la microstructure du matériau et d’évaluer l’effet de chaque composante. Après une étude bibliographique approfondie, nous avons établi la contrainte associée à la friction d’alliage dans les lattes ferritiques. La modélisation d’un essai de traction par DD montre que le durcissement de la forêt est le mécanisme dominant l’écoulement plastique. Des simulations de l’écrouissage latent permettent aussi d’évaluer quantitativement les interactions entre systèmes de glissement. De plus, les simulations incluant la présence de carbures intragranulaires montrent que ces derniers influencent surtout la densité de dislocations stockées en cours de déformation. Finalement, il a été vérifié qu’une loi de superposition quadratique reproduisait précisément l’influence des différents mécanismes de durcissement. L’effet du glissement dévié a également été étudié. Au vu des observations expérimentales, ce mécanisme est supposé facile dans la ferrite et fonction uniquement de l’état de contrainte locale. Les simulations de DD révèlent un rôle complexe de ce mécanisme. D’une part, la présence de nombreux évènements de déviation conduit à l’ancrage systématique des dislocations mobiles, ce qui constitue un facteur d’écrouissage. D’autre part, aux déformations plus fortes, la déviation de segments vis permet de relaxer certaines concentrations de contraintes dans les microstructures, ce qui représente un mécanisme d’adoucissement. A l’état irradié, par souci de simplification, les seuls éléments durcissants supplémentaires pris en compte ont été les cavités. Leur densité et leur distribution en taille sont issues de simulations de cinétique chimique. D’après des résultats de dynamique moléculaire, une loi de transition d’échelle permet de déterminer, les énergies d’activation pour le cisaillement des cavités. Au final, une méthodologie simple a été implantée dans la simulation de DD. Celle-ci permet de rendre compte de l’effet de la température et de la vitesse de déformation sur le cisaillement. Les dernières simulations montrent que la prise en compte d’une microstructure de cavités réaliste conduit à un durcissement relatif comparable à l’expérience. Les cavités sont alors probablement la source principale de durcissement induit lors de l’irradiation de ces aciers.
Author: Antoine Ambard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 175
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L'alliage de titane TA6V est utilisé pour réaliser le rouet de la turbopompe du moteur cryogénique d'Ariane 5. Une nouvelle voie d'élaboration a été choisie, la métallurgie des poudres, qui permet d'obtenir des géométries difficilement usinables. Le but de ce travail est de relier les propriétés mécaniques en conditions d'utilisation (20K) de l'alliage ainsi élaboré à sa microstructure en observant les mécanismes de déformation microscopiques. Une première partie de l'étude a consisté à décrire la microstructure. En première approche le matériau peut être considéré comme biphasé (alphabêta). La phase majoritaire (alpha), h.c., est liée à la phase de mère (bêta) de structure c.c. par la relation d'orientation de Burgers. Les grains de phase (alpha) ont soit la forme de lamelles soit la forme de nodules. Les lamelles sont regroupées en colonis de 5 à 10 individus de même orientation cristallographique. Les désorientations entre les familles sont celles qui existent entre les variantes (alpha) issues de la relation d'orientation. Les essais de traction menés à 20 K ont révélé des instabilités mécaniques. Celles-ci sont interprétées commme le résultat d'une compétition entre l'échauffement dû à la déformation plastique et le durcissement d'écrouissage. Elles sont reproduites assez fidèlement par une modélisation par éléments finis intégrant la puissance plastique dissipée comme source dans l'équation de conduction de la chaleur.Les essais de relaxation et les examens MET post mortem indiquent la présence d'une forte friction de réseau qui contrôle la contrainte d'écoulement. La microstructure aura donc peu d'influence sur celle ci. Par contre les observations de déformation in situ indiquent la présence d'ordre à courte distance qui durcit sans doute le matériau. Enfin dans les familles de lamelles, et contrairement aux observations antérieures, le plan de base est principalement activé et sur celui ci un seul système reste actif aux fortes déformations du fait de ses liens avec la relation d'orientation. Ces observations conduisent à conclure que la microstructure influerait plutôt sur l'endommagement et la ruine finale du matériau.
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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: Frank Montheillet Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759802566 Category : Technology & Engineering Languages : fr Pages : 258
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Cet ouvrage traite de l'endommagement des matériaux sous de nouveaux angles comme l'ordre et le désordre, la demande industrielle ou l'incidence des connaissances concernant les endommagements sur la maintenance. Un nouveau traitement de cette problématique hautement stratégique au plan industriel, économique et scientifique.
Author: Olivier Berteaux
Author: Olivier Berteaux
Author: Anne-Lise Gloanec
Author: Mohamed Ali Tourabi
Author: JINGANG.. NI
Author: Veronique Ferney
Author: Kacem Benrefad
Author: Sylvain Queyreau
Author: Antoine Ambard
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Author: Frank Montheillet