Comportement mécanique et endommagement des composites à matrice basse aluminium renforcée par des particules de carbure de silicium PDF Download
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Author: René Da Silva
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Le développement industriel des composites à matrice métallique (cmm) aluminium/particule de carbure de silicium (al-sicp) est condamné pour l'instant par leur fragilité. De plus, la prévision de leur comportement mécanique se heurte a la mauvaise connaissance de l'effet des particules sur l'état thermomécanique de la matrice. La fragilité des cmm a été étudiée du point de vue de deux paramètres, taille de particule et cohésion interfaciale, au moyen d'essais de traction dans un microscope électronique à balayage. Ces essais montrent particulièrement la nocivité des grosses particules. De plus, le recours à des cmm à forte ou faible cohésion interfaciale a permis de montrer que des interfaces faibles autorisent un endommagement moins nocif que des interfaces fortes. L'adaptation de la cohésion interfaciale aux performances souhaitées semble permettre l'optimisation des cmm. La détermination du comportement intrinsèque en traction de la matrice dans le composite pour divers états de traitement thermique couplée a la mise en œuvre d'un modèle autocohérent à inclusion composite inverse a permis de montrer l'effet des particules sur la cinétique de précipitation des alliages.
Author: René Da Silva
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Le développement industriel des composites à matrice métallique (cmm) aluminium/particule de carbure de silicium (al-sicp) est condamné pour l'instant par leur fragilité. De plus, la prévision de leur comportement mécanique se heurte a la mauvaise connaissance de l'effet des particules sur l'état thermomécanique de la matrice. La fragilité des cmm a été étudiée du point de vue de deux paramètres, taille de particule et cohésion interfaciale, au moyen d'essais de traction dans un microscope électronique à balayage. Ces essais montrent particulièrement la nocivité des grosses particules. De plus, le recours à des cmm à forte ou faible cohésion interfaciale a permis de montrer que des interfaces faibles autorisent un endommagement moins nocif que des interfaces fortes. L'adaptation de la cohésion interfaciale aux performances souhaitées semble permettre l'optimisation des cmm. La détermination du comportement intrinsèque en traction de la matrice dans le composite pour divers états de traitement thermique couplée a la mise en œuvre d'un modèle autocohérent à inclusion composite inverse a permis de montrer l'effet des particules sur la cinétique de précipitation des alliages.
Author: René Da Silva
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Pages : 137
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Author: Mohammed Maamar
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Languages : fr
Pages : 118
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UN DISPOSITIF DE FORGEAGE LIQUIDE (SQUEEZE-CASTING) ET UN PORTE OUTIL INSTRUMENTE ONT ETE CONCUS AU LABORATOIRE DE GENIE MECANIQUE (L.G.M.). LES EPROUVETTES DE MATERIAU COMPOSITE A MATRICE D'ALUMINIUM AS7G06 RENFORCEE PAR 15% DE PARTICULES DE CARBURE DE SILICIUM ONT ETE ELABOREES PAR FORGEAGE LIQUIDE (SQUEEZE-CASTING). LE PORTE OUTIL INSTRUMENTE EST DESTINE A ETUDIER LES EFFORTS DE COUPE DANS LES DEUX DIRECTIONS TANGENTIEL ET D'AVANCE LORS D'UNE OPERATION DE CHARIOTAGE. L'USINABILITE DE CE MATERIAU COMPOSITE A ETE ETUDIEE EN FONCTION DES PARAMETRES DE COUPE, DE LA GEOMETRIE ET DE LA NUANCE DE L'OUTIL AINSI QUE SOUS CONDITION A SEC OU LUBRIFIE. LES EVOLUTIONS DES EFFORTS DE COUPE, L'ENDOMMAGEMENT DE LA PIECE USINEE ET L'USURE DES OUTILS ONT ETE ANALYSES. L'ENSEMBLE DE CES OBSERVATIONS SONT CORRELEES DE MANIERE A DEFINIR LES CONDITIONS OPTIMALES D'USINAGE ET AMELIORER NOS CONNAISSANCES SUR L'USINABILITE DE CE TYPE DE MATERIAU
Author: LAURENT.. PANBAGUIAN
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Languages : fr
Pages : 174
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CE TRAVAIL A POUR BUT D'ETUDIER LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE L'INTERFACE DANS DES COMPOSITES MODELES CONSTITUES D'UNE FIBRE DE SIC, RECOUVERTE OU NON D'UNE COUCHE D'ADAPTATION (SCS2 OU SCS0) ET NOYEE DANS UNE MATRICE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM (AL 4,5% CU OU AL 4,5% MG). LES PROPRIETES MECANIQUES DES FIBRES A L'ETAT DE RECEPTION SONT DETERMINEES PAR LA STATISTIQUE DE WEIBULL AINSI QUE CELLES DE FIBRES PLONGEES DANS UN BAIN D'ALUMINIUM LIQUIDE. LES MECANISMES DE FRAGILISATION DES FIBRES DUS A LA PRESENCE DES PRODUITS DE LA REACTION INTERFACIALE SONT DISCUTES. L'ESSAI MICROMECANIQUE DE FRAGMENTATION EST APPLIQUE AUX SYSTEMES FIBRE-MATRICE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT CONFRONTES A CEUX PREVUS PAR LA THEORIE PROPOSEE PAR KELLY ET TYSON POUR DECRIRE LE TRANSFERT DE CHARGE DANS LES COMPOSITES A MATRICE PLASTIQUE. IL S'AVERE QUE CETTE THEORIE EST DIFFICILEMENT TRANSPOSABLE AUX COMPOSITES ETUDIES. LES OBSERVATIONS EFFECTUEES SUR LES SYSTEMES MATRICE-FIBRE SCS0 MONTRENT QU'IL N'Y A JAMAIS DECOHESION DE L'INTERFACE. CECI CONDUIT, AVEC UNE MATRICE RESISTANTE (AL 4,5% CU), A LA RUINE DU RENFORT DES L'ELABORATION DU COMPOSITE. CE PHENOMENE A ETE EXPLIQUE AU MOYEN DE CALCULS ANALYTIQUES DES CONTRAINTES D'ORIGINE THERMIQUE, COUPLES A DES OBSERVATIONS COMPLEMENTAIRES. LES RESULTATS OBTENUS AVEC LE SYSTEME AL 4,5% MG-SCS0 ONT ETE UTILISES POUR EFFECTUER UNE ANALYSE CRITIQUE DE LA THEORIE, BASEE SUR UN MODELE STOCHASTIQUE DE RUPTURE DE FIBRE. AVEC LES COMPOSITES A FIBRE SCS2, ON OBSERVE UNE DECOHESION ENTRE LA FIBRE ET SON DEPOT QUI ADHERE FORTEMENT A LA MATRICE. UNE VALEUR APPROCHEE DE LA CONTRAINTE DE DECOHESION INTERFACIALE A ETE DETERMINEE AU MOYEN D'ESSAIS DE PUSH-OUT. A PARTIR DE L'EXPERIENCE ET DES RESULTATS ACQUIS, PLUSIEURS VOIES, SONT PROPOSEES POUR CONTINUER CE TRAVAIL
Author: Faten Bourbita
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Languages : fr
Pages : 187
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L'objectif de cette étude est de déterminer la tenue du composite SCS-6/Ti6242, alliage de titane avec un renfort unidirectionnel de fibres SiC, pour des applications à température moyenne notamment pour des pièces critiques de moteurs aéronautiques, sous sollicitations thermiques et mécaniques combinées. Les conditions de chargement en service sont simulées en laboratoire par des essais de fatigue mécano-thermique, réalisés dans la plage de températures 100°C - 450°C, en contrainte imposée, sous un rapport de charge nul. Les observations des faciès de rupture réalisées par microscopie optique et électronique à balayage ont montré l'existence de deux mécanismes d'endommagement : la rupture des fibres comme en rupture monotone et la fissuration de la matrice par fatigue. Une analyse par éléments finis a été mise en place pour étudier le comportement mécanique du composite, à partir d'une méthode d'homogénéisation et du comportement de ses constituants. Les calculs montrent l'importance de la redistribution des contraintes entre les fibres et la matrice. Les résultats sont utilisés pour expliquer les mécanismes d'endommagement observés et les conséquences sur la prévision des durées de vie en fatigue anisotherme. La croissance de fissures longues en conditions anisotherme et isotherme a fait l'objet d'une étude expérimentale. Une analyse de mécanique de la rupture recourant à une méthode de zone cohésive a permis de rationaliser les vitesses fissuration observées.
Author: Arnaud Faucon
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Languages : fr
Pages : 213
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L'ETUDE REALISEE CONCERNE LE MATERIAU COMPOSITE A MATRICE D'ALLIAGE DE TITANE TI-6242 RENFORCEE PAR DES FILAMENTS DE CARBURE DE SILICIUM SM1140+. DANS UN PREMIER TEMPS, SON COMPORTEMENT EN FLUAGE DANS LE SENS LONGITUDINAL EST ANALYSE A L'AIDE D'ESSAIS EXPERIMENTAUX ET D'UNE SIMULATION NUMERIQUE DE TYPE MONTE-CARLO PRENANT EN COMPTE LA STATISTIQUE DES CONTRAINTES A LA RUPTURE DES FILAMENTS. IL A ETE NOTAMMENT MIS EN EVIDENCE QUE LE COMPORTEMENT A LA RUPTURE DES FILAMENTS JOUE UN ROLE PREPONDERANT A CAUSE DE LA RELAXATION DE LA MATRICE AU COURS DU FLUAGE. PAR CONSEQUENT, DANS UN SECOND TEMPS, L'AMELIORATION DES PERFORMANCES DU FILAMENT SM1140+ EST ENVISAGEE EN INTERPOSANT UNE INTERPHASE DE CARBURE DE TITANE ENTRE L'AME DE TUNGSTENE ET LE REVETEMENT DE CARBURE DE SILICIUM. L'INFLUENCE DE CETTE INTERPHASE SUR LE COMPORTEMENT A LA RUPTURE DU FILAMENT EST ETUDIEE A L'AIDE D'ESSAIS DE TRACTION CONFRONTES A UN MODELE MICROMECANIQUE BASE SUR LA MECANIQUE LINEAIRE ELASTIQUE DE LA RUPTURE.
Author: Sui Tang
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Languages : fr
Pages : 132
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Les composites à matrices d'alliages d'aluminium renforcées par des fibres de carbure de silicium possèdent des atouts intéressants mais aussi quelques faiblesses. Les études statiques de ces matériaux ont montré que l'augmentation de la résistance à la traction et du module d'Young sont appréciables par rapport au métal de base et que le mécanisme de rupture est gouverné par un processus de fissuration instable. Elles soulignent aussi que leur comportement mécanique est très lié au pourcentage de renfort et à la qualité de la matrice. On note également que les mécanismes de rupture de ces matériaux dans les sens long et transverse sont très différents. Le premier est gouverné par la matrice et le dernier par l'interface. La ténacité de ces composites est moins bonne que celle du métal de base. La limite d'endurance de ces matériaux est proche de celle de la matrice et elle peut augmenter après un polissage soigné. Les stries de fatigue habituellement observées sont absentes sur les faciès de rupture, ceci laisse supposer que le mécanisme de fissuration est un phénomène instable. En général, sous une sollicitation répétée, il se passe une fragilisation de l'interface au bout de la fibre. Enfin, ces composites sont très sensibles à l'état de surface, tant pour les propriétés monotones que cycliques.
Author: Laurent Couturier
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L'utilisation dans les industries automobile et aéronautique de composites à matrice aluminium correspond à un potentiel important. Ces composites constitués d'une matrice d'alliage d'aluminium renforcée par des céramiques ont montré leur efficacité dans le remplacement de matériaux de densité plus élevée. La thèse a porté sur des composites AS10U3NG+10%SiCp, AS9G+20%SiCp, 2618+20%AI203p, AS7G+20%AI203fc, AS12UNG+200/0AI2O3fc et sur un alliage d'aluminium non renforcé AS10U3NG, élaborés suivant plusieurs techniques de fonderie. Elle a aborde les points suivants : - comparaison des caractéristiques monotones - usinage par outil diamant des CMA - évolution des contraintes résiduelles d'usinage et de grenaillage mesurées par la méthode du perçage incrémental - résistance à la fatigue endurance en flexion quatre points (éprouvettes grenaillées et non grenaillées, analyse des facies de rupture et sites d'amorçage) - suivi de l'endommagement par des méthodes non destructives telles que l'émission acoustique, la cartographie ultrasonore, l'atténuation ultrasonore en onde de surface et la variation de raideur, - comportement tribologique sur trois différents tribomètres correspondant à des essais de frottement sphère plan, ou cylindre plan et des essais de résistance à l'abrasion - calcul de durée de vie en fatigue multiaxiale avec prise en compte des contraintes résiduelles sur d'autre matériaux tels que des aciers. L'étude s'est concentrée sur le rôle de la microstructure et de celui des renforts en liaison avec les caractéristiques monotones, pour comprendre le comportement de ces matériaux composites vis à vis des différents essais réalisés. Les conclusions obtenues qui s'appuient sur les nombreux résultats de la recherche permettent d'apporter de multiples renseignements sur le comportement mécanique global de ces matériaux et devraient permettre d'accroitre leur domaine d'utilisation. Le mémoire indique un nombre important d'axes de recherche qui devraient être porteur dans l'avenir
Author: Damien Chambolle
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Languages : fr
Pages : 168
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L’ utilisation de composites à matrice métallique (CMM) et à renforts discontinus nécessite une bonne connaissance de leurs caractéristiques thermiques, élastoplastiques et à rupture. Certaines de ces caractéristiques ont été étudiées sur deux matériaux ayant pour matrice un alliage d'aluminium 2124 t6: renforce par 20% de trichites de carbure de silicium alignées par filage, renforce par un mélange de trichites alignées par filage et de particules de carbure de silicium (4,5% de particules). Si l'anisotropie est modérée du point de vue des caractéristiques d'élasticité, elle est plus importante pour les caractéristiques à rupture, tout particulièrement en présence de fissures. Les allongements à rupture mesurés après des essais de traction en sens long et travers sont de l'ordre de 2%. Une étude des caractéristiques en traction a 350c a permis de mettre en évidence les mauvaises caractéristiques du composite à rupture ainsi qu'une sensibilité importante aux vitesses de déformation. L’étude des micro-mécanismes de la rupture a été réalisée à l'aide d'un appareillage de traction sous microscope électronique à balayage construit au laboratoire. Nous avons utilisé des modèles micro-mécaniques afin d'interpréter l'influence de chargements thermo-mécaniques sur l'état de contrainte et de déformation à l'échelle des renforts. Puis un modèle a trois phases calculé par éléments finis a permis de construire des critères d'endommagements relies aux paramètres matériau.
Author: Bernard Coutand
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Languages : fr
Pages : 68
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DES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE D'ALUMINIUM AS7G06 RENFORCEE PAR DES FIBRES COURTES DE CARBURE DE SILICIUM ONT ETE ELABORES PAR RHEOMOULAGE. LA DEFORMABILITE A HAUTE TEMPERATURE DE CES MATERIAUX EST ETUDIEE EN TRACTION ET COMPRESSION. LES PARAMETRES CONSIDERES SONT LA FRACTION VOLUMIQUE DE RENFORT, LA TEMPERATURE D'ESSAI ET LA VITESSE DE DEFORMATION AFIN D'EN DEDUIRE LES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT VISCOPLASTIQUE: LE COEFFICIENT DE SENSIBILITE DE LA CONTRAINTE D'ECOULEMENT A LA VITESSE DE DEFORMATION ET L'ENERGIE D'ACTIVATION APPARENTE DU PHENOMENE. LES EVOLUTIONS DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES, LA REORIENTATION ET L'ENDOMMAGEMENT DU RENFORT AINSI QUE L'INTERACTION CHIMIQUE A L'INTERFACE FIBRE MATRICE ONT ETE ANALYSES. L'ENSEMBLE DE CES OBSERVATIONS SONT CORRELEES DE MANIERE A DEFINIR LES CONDITIONS OPTIMALES DE TRANSFORMATION DE CE TYPE DE MATERIAU ET AMELIORER NOTRE CONNAISSANCE DE LEUR COMPORTEMENT MECANIQUE
