Author: Pierre Hottebart Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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L'apparition recente des composites a matrice metallique alsic de fonderie a renforts discontinus ouvre de nouvelles perspectives, notamment pour l'industrie automobile. Le but de cette etude est la determination du comportement sous sollicitations cycliques ainsi que des mecanismes physiques d'endommagement et d'amorcage de fissures par fatigue, a temperature ambiante, d'un tel materiau. L'influence de l'etat de surface sur les proprietes mecaniques est egalement etudiee. Dans un premier temps, une etude bibliographique approfondie traite des aspects materiau et proprietes mecaniques des composites alsic a renforts discontinus. Dans un deuxieme temps, est plus particulierement etudie un composite a matrice aluminium renforce par 10 pour-cent de particules sic, compare a l'alliage non renforce. Une etude microstructurale permet de definir les conditions de traitement thermique t6 et met en evidence une microstructure resultante complexe. Des observations au microscope electronique a balayage montrent que l'endommagement en traction monotone consiste en la rupture de particules et en les decohesions a l'interface matrice/renfort. Le composite montre une grande sensibilite a l'etat de surface, et notamment a l'endommagement initial a l'etat usine. L'etude en fatigue oligocyclique du composite montre un durcissement cyclique plus important compare a celui de l'alliage non renforce. Le composite montre une resistance superieure dans le domaine de la fatigue endurance, mais moindre dans le domaine de la fatigue oligocyclique. A bas niveau de contrainte, l'endommagement du composite a lieu par decohesions matrice/renfort et par rupture et/ou decohesions precipites/matrice. A haut niveau de contrainte, la rupture des particules sic les plus grandes s'ajoute aux mecanismes intervenant a bas niveau. Les fissures se propagent de maniere privilegiee dans les espaces interdendritiques, ou se concentrent les particules sic et les nombreux precipites. A l'etat de surface brut de fonderie, les resistances a la fatigue du composite de l'alliage non renforce sont comparables, et nettement superieures a celles a l'etat de surface usiné-poli.
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PROBLEMES POSES PAR LE DEVELOPPEMENT DES MATERIAUX A MATRICE METALLIQUE RENFORCES PAR DES FIBRES COURTES. ETUDE REALISEE SUR L'ALLIAGE DE FONDERIE AS7G03, A BASE AL, CONTENANT 6,5 A 7,5 % DE SI, 0,25 A 0,4 % DE MG, 0,1 A 0,2 % DE TI, ET LA FICHE DE CARBURE DE SILICIUM NICALEN. FABRICATION DU MATERIAU COMPOSITE PAR RHEOMOULAGE AVEC BRASSAGE MECANIQUE EN COURS DE SOLIDIFICATION. INTERPRETATION DES PROPRIETES MECANIQUES DU COMPOSITE EN CONSIDERANT A LA FOIS L'INFLUENCE DE LA FRACTION VOLUMIQUE DE FIBRES ET L'AUGMENTATION DE RESISTANCE DE LA MATRICE LIEE A CETTE ADDITION. ETUDE COMPARATIVE DES COMPOSITES ELABORES A L'ETAT SEMI-SOLIDE OU PAR INFILTRATION
Author: Charles Fouret Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 17
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Le but de cette etude est d'observer les mecanismes d'endommagement rencontres dans un composite a matrice metallique (cmm) al/sic p de fonderie, sous sollicitations monotones et cycliques, et de modeliser son comportement. Une etude bibliographique a realise une synthese des principaux travaux publies ces dernieres annees sur les cmm. Une etude experimentale a ete menee sur un cmm de fonderie, de matrice d'alliage d'aluminium, renforcee de 10% en volume de particules sic. Cette etude, realisee in-situ dans un microscope electronique a balayage, a mis en evidence les mecanismes d'endommagement du cmm, en traction monotone et sous sollicitations cycliques de traction-compression. Les essais monotones ont montre que l'endommagement en surface se manifestait par rupture de precipites, et par des decohesions entre precipites, particules et dendrites. Sous sollicitations cycliques, les mecanismes de propagation de fissure ont pu etre observes dans le domaine de la fatigue oligocyclique. Deux etapes ont pu etre distinguees. A faible niveau de contrainte en pointe de fissure, la propagation s'effectue dans l'eutectique, sans rupture de particules. A haut niveau de contrainte, la fissure peut egalement se propager par rupture de particules ou de dendrites. Le comportement mecanique du cmm a ete modelise par elements finis, sur un volume elementaire representatif (ver) compose de deux phases, matrice et particules ; la matrice est supposee avoir le meme comportement que l'alliage non renforce. Sous sollicitations tant monotones que cycliques, l'etude numerique a montre que le comportement mecanique du cmm ne pouvait pas etre modelise correctement par l'utilisation de ce ver.
Author: Jean Philippe Rocher Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 160
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DES PREFORMES FIBREUSES EN CERAMIQUE SONT IMPREGNEES PAR UN ALLIAGE D'AL LIQUIDE, APRES UN PRETRAITEMENT PAR UNE SOLUTION AQUEUSE D'HEXAFLUORURE DE ZIRCONIUM. MISE AU POINT DES CONDITIONS OPERATOIRES. ETUDE DES MECANISMES REACTIONNELS ET MESURES D'ANGLE DE CONTACT ENTRE METAL LIQUIDE ET CERAMIQUE. FABRICATION D'UN COMPOSITE A MATRICE EN ALLIAGE AL-7SI-0,6MG RENFORCE DE SIC. INFLUENCE DES FRACTIONS VOLUMIQUES DE CHAQUE CONSTITUANT SUR LES CRACTERISTIQUES MECANIQUES
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DANS UN PREMIER TEMPS, UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE A ETE FAITE POUR PERMETTRE DE FAIRE LE POINT SUR LES RESULTATS ACTUELS DANS LE DOMAINE DES CMM AL-SIC PARTICULES. ENSUITE, EST ETUDIE DEUX CMM LE 2124 RENFORCE PAR 25 POUR-CENT DE SICP ET L'AS7G RENFORCE PAR 20 POUR-CENT DE SICP, LE PREMIER ETANT ELABORE PAR METALLURGIE DES POUDRES PUIS EXTRUDE ET LE SECOND PAR FONDERIE. L'ETUDE MICROSTRUCTURALE REVELE UNE REPARTITION PLUS HOMOGENE DANS LE COMPOSITE 2124 QUE DANS LE COMPOSITE AS7G. LES RESULTATS ENREGISTRES A TEMPERATURE AMBIANTE ET A HAUTE TEMPERATURE FONT APPARAITRE UNE NETTE DIFFERENCE ENTRE LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES COMPOSITES 2124/SICP ET AS7G/SICP. CETTE DIFFERENCE EST DUE TOUT D'ABORD AU MODE D'ELABORATION. L'ETAT DE SURFACE JOUE UN ROLE MINIME CONCERNANT LA RESISTANCE A LA TRACTION, QUE CE SOIT POUR LE 2124/SICP QUE POUR L'AS7G/SICP TANT QUE LE RA RESTE INFERIEUR A 2 MICRON. NEANMOINS, UNE INFLUENCE NOTABLE EST ENREGISTREE POUR LE COMPOSITE AS7G/SICP EN FATIGUE. QUELLES QUE SOIENT LES PROPRIETES MECANIQUES CONSIDEREES, ON A SOUVENT CONSTATE LE ROLE DE L'ELABORATION ET PLUS PARTICULIEREMENT CELUI DE LA MICROSTRUCTURE, DES DEFAUTS INTERNES Y COMPRIS LA REPARTITION DES PARTICULES. UN OUTIL DE CONTROLE A ETE MIS AU POINT. IL PERMET PAR L'ASSOCIATION DE LA TOMOGRAPHIE A UN LOGICIEL ADEQUAT D'EVALUER LA REPARTITION DES RENFORTS DANS UN CMM ET LA DETECTION DE LA PRESENCE DE DEFAUTS
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L'objectif de ce travail est l'étude du comportement des matériaux hétérogènes aussi bien à l'échelle mésoscopique qu'à l'échelle macroscopique, avec des applications orientées vers les composites à matrice métallique et en particulier vers les Al/SiC. Les modèles thermomécaniques utilisés pour la matrice (modèle de Miller et Sherby, modèle généralisé d'Anand) couvrent un domaine de températures allant de l'ambiante à la température de fusion et des vitesses de déformation jusqu'à 10-1 s-1. Ils font appel à une énergie d'activation dépendant de la température, ce qui permet une meilleure description du comportement viscoplastique complexe de la matrice. En ce qui concerne les renforts, leur comportement a été supposé élastique, compte tenu de leur grande rigidité et de leur température de fusion élevée. En partant de cette modélisation, un nouveau code éléments finis 3D, appelé EVIMP3D, a été développé. L'interpolation spatiale est isoparamétrique (linéaire ou quadratique), à l'exception de la partie sphérique du tenseur vitesse de déformation, qui est interpolée par une méthode de type B-bar, afin de mieux tenir compte de la quasi-incompressibilité de la matrice en grandes déformations plastiques. Le code a été conçu d'une manière modulaire de façon à pouvoir y implémenter facilement d'autres lois de comportement. L'intégration temporelle, basée sur une description lagrangienne réactualisée, utilise pour chaque pas de temps un algorithme du type prédicteur-correcteur. Le prédicteur est basé sur un schéma explicite de type «forward-gradient», qui fournit une première estimation de la configuration à la fin du pas. Il est ensuite relayé par le correcteur qui est basé sur un schéma implicite cohérent de type Newton-Raphson, et qui doit d'une part assurer la réactualisation des variables d'état et, d'autre part, minimiser les forces non-équilibrées. Les premières simulations ont été utilisées pour la validation numérique détaillée d'EVIMP3D. La plupart des applications concernent les composites Al/SiC, et ont eu comme objectif la prévision des contraintes résiduelles induites par l'élaboration et leur influence sur le comportement du composite lors d'un chargement mécanique ultérieur. La discrétisation 3D du domaine a permis d'étudier d'une manière systématique l'influence de la forme des renforts sur la distribution spatiale des contraintes et des déformations. Enfin, quelques simulations ont été consacrées à l'étude de l'influence des bords libres dans des cas d'arrangement périodique des particules de renfort, afin de vérifier la validité des calculs effectués d'habitude sur des volumes représentatifs.
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CETTE ETUDE S'INSCRIT DANS LE CADRE DE L'ELABORATION DE COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE ALUMINIUM/NITRURE D'ALUMINIUM, PAR METALLURGIE DES POUDRES. DEUX TYPES DE POUDRES SONT UTILISEES: UNE POUDRE DITE COMPOSITE SYNTHETISEE PAR NITRURATION DIRECTE DE L'ALUMINIUM PAR L'AZOTE ET UNE POUDRE DITE MELANGE OBTENUE A PARTIR D'UN MELANGE DE POUDRES COMMERCIALES ELEMENTAIRES ALUMINIUM ET NITRURE D'ALUMINIUM. CES DEUX TYPES DE POUDRES SUBISSENT UN BROYAGE HAUTEMENT ENERGETIQUE PAR MELANGEUR PLANETAIRE SOUS ARGON, PUIS SONT FRITTES PAR COMPRESSION A CHAUD EN PHASE SOLIDE. LA MICROSTRUCTURE DE CES MATERIAUX, ETUDIEE EN MET ET NANOANALYSE EDX, EST RELATIVEMENT HETEROGENE, CONSTITUEE DE ZONES DENSES POLYCRISTALLINES ET DE ZONES A FORTE POROSITE CONSTITUEES DE NANOCRISTAUX. LA TAILLE DE CES ZONES MICROPOREUSES EST SUPERIEURE DANS LES MATERIAUX MELANGES ET VARIE EN FONCTION DU TAUX DE NITRURE D'ALUMINIUM ET DU TEMPS DE BROYAGE. LES ZONES DENSES SONT COMPOSEES DE GRAINS D'ALUMINIUM ENTOURES DE NANOCRISTAUX DE NITRURE D'ALUMINIUM, AVEC DES AIGUILLES D'ALUMINE ET QUELQUES CRISTAUX D'OXYNITRURE D'ALUMINIUM. L'ORDRE DE GRANDEUR DES CRISTAUX (
Author: Min Yu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le procédé de projection à froid (cold spray en anglais) est un procédé fondé sur l'accélération de particules qui restent à l'état solide pour former des dépôts. L'un des forts potentiels applicatifs de ce procédé réside dans la réalisation de dépôts composites car l'incorporation des particules céramiques dans des poudres métalliques influence la microstructure et les propriétés des dépôts. Néanmoins, le principe de construction du dépôt composite n'est pas encore parfaitement établi. En conséquence, les recherches menées dans cette étude sur la fabrication de dépôts composites s'articulent autour de plusieurs domaines, à savoir :• La science des matériaux avec des études sur l'effet de la taille et de la teneur (15 vol.% - 60 vol.%) de la particule du renfort (SiC);• La mécanique des fluides avec des modélisations des vitesses des particules céramiques (SiC) et alliage d'aluminium (Al5056) et les simulations du comportement à la déformation de la particule;• Les caractérisations des dépôts avec des analyses de microstructure et de microdureté, de la cohésion du dépôt et de comportement en frottement des dépôts;Les résultats montrent que la température du gaz n'a aucun effet sur la teneur en SiC dans les dépôts mais provoque une amélioration du rendement de dépôt. La teneur en SiC dans les dépôts composites d'Al5056/SiCp augmente avec l'augmentation de la teneur en SiC dans les poudres initiales. L'ajout de SiC dans les dépôts d'Al5056 augmente la dureté et améliore la résistance à l'usure des dépôts, et puis l'amélioration dépend de la teneur en SiC dans les dépôts composites. La force de cohésion des dépôts augmente dans un premier temps avec l'augmentation de la teneur en SiC puis diminue à partir d'environ 26-27%. Les dépôts composites renforcés par SiC-67 et SiC-27 ont une teneur en SiC semblable dans les dépôts ; Pourtant la microdureté, la force de cohésion et la résistance à l'usure des dépôts formés par Al5056/SiC-67 sont supérieures à celles des dépôts construits par Al5056/SiC-27. Ce phénomène relève l'importance de l'énergie cinétique des particules renforts.Les résultats expérimentaux ont montré que les particules de SiC ne se déforment pas plastiquement mais qu'elles sont susceptibles de créer des cratères sur le substrat ou le revêtement déjà formé ou encore rebondir ou bien de s'insérer mécaniquement dans le revêtement déposé. Finalement, un modèle eulérien a été développé pour prédire la vitesse critique à partir de la morphologie de l'éjection de matière au moment de l'impact. Ce modèle a également été étendu au dépôt composite pour représenter le procédé d'empilement des particules pendant la projection. Les résultats calculés montrent la plus grande déformation des particules de la matrice grâce à l'impact des renforts.
Author: Pierre Hottebart
Author: Christophe Millière
Author: Charles Fouret
Author: Jean Philippe Rocher
Author: AMIROUCHE.. BOUZA
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Author: Halim Haddadi
Author: CAROLE.. TROADEC
Author: Min Yu