Étude des mécanismes de déformation du titane T40 en formage incrémental PDF Download
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Book Description
Le Formage Incrémental (FI) est un procédé émergent de mise en forme de tôles. Par opposition aux procédés classiques mettant généralement en jeu des outillages complexes et des équipements onéreux, celui-ci met en œuvre un poinçon de faible taille par rapport aux dimensions de la pièce, dont le pilotage de la trajectoire permet de générer la forme désirée. Le principal frein au développement de cette technologie réside dans la difficulté d'obtention de géométries précises. L'objectif de cette étude est donc d'apporter une meilleure compréhension du procédé, par une double approche expérimentale originale qui vise à mettre en relation la mise en forme de la pièce par FI avec la réponse microstructurale du matériau, ici un titane pur T40. L'approche mécanique et cinématique du procédé est basée, d'une part sur la mesure des champs cinématiques par corrélation d'images numériques à la surface des pièces, et d'autre part sur la mesure des différentes composantes de l'effort de formage tout au long du processus. Les états globaux de déformations rencontrés sur la pièce formée ainsi que les déformations locales induites par le passage du poinçon ont ainsi été mis en évidence. Par ailleurs, les effets de plusieurs paramètres de formage sur la réponse du matériau en termes de développement des déformations et d'efforts de formage ont étés mis en lumière. L'analyse microstructurale des tôles formées a été effectuée à l'aide des techniques de microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET), ainsi que la diffraction de rayons X (DRX). La caractérisation des microstructures par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) a mis en évidence l'apparition du maclage dans l'accommodation de la déformation générée par le procédé, les systèmes de maclages activés et leur occurrence dépendant de l'orientation de la sollicitation et du niveau de déformation. L'observation des arrangements de dislocations au MET a, quant à elle, permis de révéler une autre signature microstructurale des sollicitations de FI sur le T40.
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Le Formage Incrémental (FI) est un procédé émergent de mise en forme de tôles. Par opposition aux procédés classiques mettant généralement en jeu des outillages complexes et des équipements onéreux, celui-ci met en œuvre un poinçon de faible taille par rapport aux dimensions de la pièce, dont le pilotage de la trajectoire permet de générer la forme désirée. Le principal frein au développement de cette technologie réside dans la difficulté d'obtention de géométries précises. L'objectif de cette étude est donc d'apporter une meilleure compréhension du procédé, par une double approche expérimentale originale qui vise à mettre en relation la mise en forme de la pièce par FI avec la réponse microstructurale du matériau, ici un titane pur T40. L'approche mécanique et cinématique du procédé est basée, d'une part sur la mesure des champs cinématiques par corrélation d'images numériques à la surface des pièces, et d'autre part sur la mesure des différentes composantes de l'effort de formage tout au long du processus. Les états globaux de déformations rencontrés sur la pièce formée ainsi que les déformations locales induites par le passage du poinçon ont ainsi été mis en évidence. Par ailleurs, les effets de plusieurs paramètres de formage sur la réponse du matériau en termes de développement des déformations et d'efforts de formage ont étés mis en lumière. L'analyse microstructurale des tôles formées a été effectuée à l'aide des techniques de microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET), ainsi que la diffraction de rayons X (DRX). La caractérisation des microstructures par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) a mis en évidence l'apparition du maclage dans l'accommodation de la déformation générée par le procédé, les systèmes de maclages activés et leur occurrence dépendant de l'orientation de la sollicitation et du niveau de déformation. L'observation des arrangements de dislocations au MET a, quant à elle, permis de révéler une autre signature microstructurale des sollicitations de FI sur le T40.
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LE TITANE EST UN METAL DE STRUCTURE HEXAGONALE. DEUX NUANCES DE TITANE AVEC DES TENEURS DIFFERENTES EN IMPURETES ONT ETE ETUDIEES PAR DEFORMATION IN SITU. DANS TOUT LE DOMAINE DE DEFORMATION, QUELQUE SOIT LA TENEUR EN INTERSTITIELS, LE MOUVEMENT DES DISLOCATIONS DANS LES PLANS PRISMATIQUES EST CONTROLE PAR DES FORCES DE FRICTION DUES A LA DISSOCIATION DU CUR HORS DU PLAN DE GLISSEMENT. DANS LE TITANE BASSE PURETE, LE PIC D'AIRE D'ACTIVATION EST INTERPRETE A L'AIDE D'UNE FORTE DECROISSANCE DE LA LONGUEUR DE VOL AVEC LA TEMPERATURE. L'EFFET DURCISSANT DES INTERSTITIELS CORRESPOND A UNE AUGMENTATION DE L'ENERGIE DE RECOMBINAISON DES DISLOCATIONS. TIAL EST UN ALLIAGE INTERMETALLIQUE DE STRUCTURE L10 QUI PRESENTE UNE ANOMALIE DE LIMITE D'ELASTICITE POUR CHAQUE ORIENTATION DU TRIANGLE STANDARD UNITE. SUIVANT L'ORIENTATION DE L'AXE DE SOLLICITATION, LES EXPERIENCES DE DEFORMATION IN SITU METTENT EN EVIDENCE LE MOUVEMENT DE SUPERDISLOCATIONS, DISLOCATIONS SIMPLES ET/OU MACLAGE. LES DISLOCATIONS SIMPLES ONT UN MOUVEMENT SACCADE EN ACCORD AVEC UN MECANISME DE BLOCAGE/DEBLOCAGE. LES SUPERDISLOCATIONS ONT UN MOUVEMENT BRUTAL DIFFICILEMENT OBSERVABLE. L'ANALYSE EN FAISCEAU FAIBLE DE CE TYPE DE DISLOCATION MET EN EVIDENCE UNE DISSOCIATION ENTRE DEUX SUPERPARTIELLES DE SHOCKLEY BORDANT UNE PAROI D'ANTIPHASE. LE MACLAGE EST DU A UN DEPLACEMENT COLLECTIF DES DISLOCATIONS PARTIELLES DE SHOCKLEY IDENTIQUES A/6
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST D'ANALYSER LES MECANISMES DE DEFORMATION D'UN ALLIAGE TI-20% MASSIQUE DE VANADIUM, A L'ETAT TREMPE. LES GRAINS EQUIAXES CONTIENNENT DES PETITS PRECIPITES COHERENT DE PHASE #A ATHERMIQUE, PRODUITS LORS DE LA TREMPE A L'EAU. AFIN D'EXAMINER SA SENSIBILITE A LA VITESSE DE DEFORMATION, L'ALLIAGE A ETE TESTE SOUS SOLLICITATION STATIQUE ( 10#-#3S#-#1) ET DYNAMIQUE ( 10#3S#-#1), AU MOYEN D'UN DISPOSITIF DE BARRES D'HOPKINSON. LES CHANGEMENTS DE MICROSTRUCTURE, APRES DEFORMATION DYNAMIQUE SONT ANALYSES ET COMPARES A CEUX OBSERVES APRES DEFORMATION STATIQUE. LE MACLAGE 332113 A ETE IDENTIFIE EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE PAR TRANSMISSION ET EN DIFFRACTION DES ELECTRONS RETRODIFFUSES, A PARTIR D'ECHANTILLONS DEFORMES EN CONDITIONS STATIQUE ET DYNAMIQUE, EN TRACTION ET EN COMPRESSION. CE SYSTEME DE MACLAGE INHABITUEL EST LIE A L'INSTABILITE DE LA PHASE , ET A SA CAPACITE A SE TRANSFORMER EN PHASE . LA PHASE EST UNE PHASE METASTABLE, QUI PEUT ETRE PRODUITE LORSQUE L'ALLIAGE CONTIENT ASSEZ D'ELEMENTS STABILISATEURS . EN CONCOMITANCE AVEC LE MACLAGE 332113, L'ACCOLEMENT DES PLANS 111# SUIVANT LA DIRECTION 111# CORRESPONDANTE, QUI EST AUSSI L'ELEMENT #2 DE LA MACLE ACTIVEE, INDUIT DANS LA MACLE UNE VARIANTE #S PREFERENTIELLE. UN MACLAGE SECONDAIRE 332113 APPARAIT DANS LES MACLES PRIMAIRES, A PARTIR DE DEFORMATIONS PLASTIQUES SUPERIEURES A 3%. CE MACLAGE SECONDAIRE AUGMENTE L'EFFICACITE DU SYSTEME 332113. CEPENDANT, MEME SI AUCUNE BANDE DE GLISSEMENT A ETE OBSERVEE EN MICROSCOPIE OPTIQUE, DU GLISSEMENT SEMBLE APPARAITRE, PLUS PARTICULIEREMENT DANS LES PREMIERS STADES DE LA DEFORMATION PLASTIQUE, CORRESPONDANT AU PETIT PLATEAU OBSERVE SUR LA COURBE CONTRAINTE/DEFORMATION PLASTIQUE VRAIE, JUSQU'A ENVIRON 1%. LES DISLOCATIONS ANALYSEES ONT UN CARACTERE PUREMENT VIS, AVEC UNE ORIENTATION 111. QUELQUES BOUCLES DE DISLOCATION REVELENT UN DEMACLAGE PARTIEL DES MACLES 332113, PROBABLEMENT LORS DE LA DECHARGE DE L'EPROUVETTE. LES MECANISMES DE DEFORMATION DE CET ALLIAGE METASTABLE, GOUVERNES PAR LE MACLAGE CONDUISENT UNE LIMITE D'ELASTICITE FAIBLE, UN TAUX DE CONSOLIDATION ELEVE ET UN ALLONGEMENT A RUPTURE IMPORTANT
Author: Yannick Balcaen
Author: Yannick Balcaen
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