Author: Thibaut Dessolier
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Languages : fr
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L'objectif de cette étude est de quantifier la contribution intra et intergranulaire lors d'une sollicitation à haute température d'un alliage de magnésium (AZ31). Afin de répondre à cette problématique scientifique, un essai de traction in situ à haute température dans un MEB a été mis en place. Un important travail de développement a été réalisé autour de cet essai afin de lever un nombre de verrous technique conséquent. Ces verrous expliquent en partie pourquoi il existe aujourd'hui peu d'étude in situ à haute température sur des alliages de magnésium. Un marqueur local ayant la forme d'une microgrille a été déposé sur notre échantillon étant donné que celui-ci n'offre aucun contraste local pour la corrélation d'image numérique (CIN). Afin le dépôt du marqueur local, une cartographie EBSD a été réalisée. À l'aide des joints de grains issus de la carte EBSD, on peut venir superposer les joints de grains aux champs de déformation issue de la CIN.À l'aide des essais de traction in situ à haute température, on a pu mettre en avant l'effet de la température sur les différents mécanismes de déformation actif. Tout ce travail de développement nous permet ainsi de pouvoir localiser les hétérogénéités de déformation plastique à la fois en fonction de l'évolution de la déformation et pour plusieurs températures. D'après les essais menés, on a pu mettre en évidence le fait que plus la température est élevée, que plus les hétérogénéités de déformation plastique se localisent au voisinage des joints de grains. Basé sur une hypothèse cœur/manteau, on a pu venir quantifier la contribution intergranulaire, et mettre en avant que celle-ci devenait plus importante avec la température.

Author: Khaidre Bouabdallah
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Pages : 148

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Les instabilités mécaniques associées à l'effet Portevin Le Chatelier (PLC) se manifestent par des hétérogénéités macroscopiques sous forme de bandes de localisation de la déformation plastique. Ce phénomène affecte les propriétés mécaniques du matériau et réduit la qualité du produit lors de la fabrication par mise en forme. Nous avons étudié le comportement instable de la déformation plastique dans une série d'alliages d'Aluminium Magnésium dilués industriels largement utilisés pour la fabrication de pièces mécaniques par emboutissage. Pour la caractérisation des instabilités PLC dans ces matériaux, les essais mécaniques ont été réalisés en traction uniaxiale à vitesse de déformation imposée. Les conditions d'apparition et de propagation des bandes de localisation de la déformation plastique liées au phénomène PLC ont été étudiées dans une large gamme de vitesses de déformation à température ambiante. L'influence de la teneur en élément d'alliage (Mg) sur les caractéristiques des instabilités est clairement établie. Nos résultats confirment l'existence d'une sensibilité négative de la contrainte d'écoulement par rapport à la vitesse de déformation dans l'ensemble du domaine de l'effet PLC. Nous montrons que le mode de propagation des bandes PLC dépend non seulement de la vitesse de déformation imposée mais aussi du taux d'écrouissage du matériau. Parallèlement au dispositif d'essai de traction classique nous avons enregistré les variations des champs de déplacement et de température en surface de l'éprouvette au cours de la déformation plastique. L'analyse par corrélation d'images de ces données a permit de mettre en évidence les différents modes de génération et de propagation des bandes A, B et C caractéristiques de l'effet PLC. Les paramètres physiques relatifs aux bandes PLC tels que largeur, vitesse de propagation et de déformation à l'intérieur de la bande ont été quantifiés. Nos investigations montrent, grâce à l'analyse des enregistrements par thermographie infrarouge, que l'instabilité PLC est associée à un saut de température propre à chaque type de bande en même temps qu'une décharge élastique ressentie par l'ensemble de l'éprouvette. En rapport avec le développement actuel dans le domaine de la modélisation du comportement mécanique des matériaux, l'analyse de la déformation plastique instable donne accès à des paramètres indispensables pour la mise au point de simulations par éléments finis réalistes.

Author: Mohammed Dablij
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Pages : 141

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L'instabilité de la déformation plastique liée au phénomène Portevin-Le Chatelier (PLC) se manifeste par l'apparition et la propagation de bandes de déformation. L'hétérogénéité de la déformation qui en résulte dégrade la formabilité du matériau et donne un aspect rugueux à la surface après formage. Pour éviter ces effets néfastes, il est nécessaire de bien cerner les facteurs qui conditionnent le déclenchement de ces instabilités. Bien que le phénomene PLC soit connu depuis longtemps, les modélisations et les résultats expérimentaux sont encore fragmentaires et parfois contradictoires. L'objectif du présent travail est la caractérisation de l'instabilité plastique PLC dans trois alliages d'aluminium-magnésium à la température ambiante ; d'une part, en étudiant les caractéristiques des bandes de déformation et les divers aspects de cette instabilité sur les courbes contrainte-déformation ; d'autre part, en mettant en évidence l'influence de la teneur en magnésium et de l'état microstructural initial sur le déclenchement de l'effet PLC. L'étude expérimentale a été menée dans un large intervalle de vitesses de chargement en utilisant deux types de machines de traction : une machine dure ou la vitesse de déformation est imposée, et une machine souple ou la vitesse de contrainte est imposée. L'evolution de la déformation critique à laquelle apparait l'effet PLC avec la vitesse de chargement, présente en général deux branches : une ascendante décrite qualitativement par les modèles basés sur le processus de vieillissement dynamique, et une descendante prévue par les modèles prenant en compte les effets de précipitation dynamique et de cisaillement de précipités. Une saturation au cours de la déformation et une sensibilité négative à la vitesse de déformation des caractéristiques des décrochements sur machine dure ont été observée. Ces résultats sont en accord avec les modèles macroscopiques de l'effet PLC bases sur une sensibilité négative à la vitesse de déformation. L'étude des variations des caractéristiques de bandes PLC, au cours de la déformation et en fonction de la vitesse de chargement, a été effectuée. La diminution de la vitesse de propagation de bande avec la vitesse de chargement concorde qualitativement avec les prévisions de certains modèles théoriques. Nous avons trouvé une similitude entre les évolutions de la déformation et de la vitesse de déformation dans les bandes. Enfin, l'étude comparative entre les trois alliages a montré que la teneur en magnésium et l'état microstructural initial influent de manière significative sur les conditions d'apparition et l'aspect du phénomène PLC. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse constituent une contribution visant à approfondir la compréhension de l'effet PLC, et à fournir une base de données expérimentales pouvant aider à développer de nouvelles modélisations théoriques.

Author: Rémi Boissière
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Languages : fr
Pages : 169

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L’aéronautique montre un intérêt grandissant pour les alliages de magnésium. Cette thèse menée dans le cadre d’un programme européen porte sur l’effet de la température sur la capacité de mise en forme de tôles de différents alliages de magnésium. A température ambiante, les caractéristiques mécaniques sont fortement influencées par la texture cristallographique. Au-delà d’une température critique qui dépend de l’alliage testé, la capacité de déformation augmente sensiblement et ceci est attribué à l’activation de nouveaux systèmes de glissement associée ou non à de la recristallisation dynamique ou à une contribution significative du glissement aux joints de grains. Les phénomènes de localisation de la déformation et d’endommagement sont étudiés grâce à l’utilisation de techniques de corrélation d’images et à la micro-tomographie X. Enfin, des essais de mise en forme à différentes températures ont été menés grâce à la réalisation d’un mini dispositif d’emboutissage.

Author: Sandrine Mailly
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Languages : fr
Pages : 229

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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.

Author: Kamel Chihab
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Languages : fr
Pages : 180

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ETUDE DETAILLEE DES CARACTERISTIQUES DES INSTABILITES EN TRACTION A 293 K ET 353 K SUR DES ALLIAGES AL-5% MG EN FONCTION DE LA VITESSE DE CHARGEMENT IMPOSEE EN MACHINE DOUCE OU DE LA VITESSE DE DEFORMATION IMPOSEE EN MACHINE DURE. AMELIORATION DES MODELES NON LINEAIRES DE L'EFFET PORTEVIN LE CHATELIER DE FACON A MIEUX DECRIRE LES CONDITIONS D'INITIATION DES INSTABILITES, L'AMPLITUDE DE CELLES-CI, L'EXISTENCE D'UNE SENSIBILITE MACROSCOPIQUE NEGATIVE A LA VITESSE DE DISLOCATIONS, LA VITESSE DES BANDES DE DEFORMATION

Author: Hélène Jousset
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Languages : fr
Pages : 276

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L'étude a pour but de caractériser et d'analyser le comportement mécanique du Ti 6242-Si dans un large domaine de températures, de vitesses de sollicitation et de trajets de chargement. En effet une viscoplasticité plus marquée au voisinage de l'ambiante qu'à plus haute température caractérise de nombreux alliages de titane et de zirconium. Ce comportement inhabituel est à relier à des phénomènes d'interactions entre dislocations et atomes interstitiels (O, C, N, H), généralement décrits par les termes de " vieillissement dynamique " ou " vieillissement statique ". Les microstructures de déformation observées en microscopie électronique en transmission sur certains de ces états de déformation particuliers choisis au travers de tout le domaine de températures exploré, apportent des éclairages ponctuels sur les bases physiques possibles d'une interprétation à l'échelle microscopique des phénomènes observés et mesurés à l'échelle macroscopique. Les résultats obtenus sont alors interprétés à partir de la mobilité relative des dislocations ou groupements de dislocations, de leur interaction avec des solutés en sursaturation dans ce matériau, ou de la structure de cœur particulière de ces dislocations à basse température. L'essai de relaxation, grâce à la large gamme de vitesses de déformation qu'il couvre, a permis d'évaluer dans quelles proportions les différents régimes de déformation se mélangent à chaque température. En effet, deux modes plastiques profondément différents, en se combinant, régissent la viscoplasticité macroscopique : - dans le domaine des hautes températures (ou des faibles vitesses de déformation), le mode traînage est dominant : les dislocations coins traînent des atmosphères de solutés. - dans le domaine des basses températures (ou des vitesses élevées), c'est au contraire le mode friction qui prévaut : les dislocations se déplacent rapidement, les atomes de solutés restant quasi immobiles et ne jouant qu'un rôle de durcissement de solution solide. Dans le domaine de recouvrement de ces deux modes plastiques propres - domaine d'existence du phénomène PLC - de brusques changements de comportement peuvent donc apparaître, car la plasticité en mode friction a tendance à se rassembler localement sous forme de " bandes de vitesse ", alors que le reste de la structure ou de l'éprouvette continue à se déformer beaucoup plus lentement en mode traînage, jusqu'à atteindre le " blocage " aux plus basses températures. La plasticité du matériau est intrinsèquement hétérogène. L'étude fine des données de relaxation met en évidence la présence de " bouffées de plasticité " (strain bursts) très localisées dans le temps et dans l'espace (échelle mésoscopique). Le taux de corrélation de ces événements élémentaires détermine l'amplitude et la forme des manifestations macroscopiques (bandes de vitesse, serrations, crochets de traction,...). Les essais mécaniques ont donc permis de déterminer les frontières des différents domaines de comportement de l'alliage étudié et d'y mesurer certains paramètres macroscopiques caractéristiques tels que les énergies et les volumes d'activation apparents de ces modes plastiques. Aux températures élevées (600°C - 450°C), le mode traînage est omniprésent. Le régime de vieillissement dynamique domine au pic du domaine de l'anomalie de comportement, vers 400°C. À cette température, les capacités de restauration du matériau sont très limitées : la faible amplitude de relaxation qu'il présente est suivie d'un blocage strict de la plasticité. Le domaine des températures intermédiaires, entre 300°C et 200°C, est caractérisé par le blocage quasi-instantané de la plasticité. Dans le domaine des basses températures de l'anomalie (autour de 150°C), la plasticité est rétablie grâce à la prédominance du mode friction, et les durcissements de vieillissement et d'écrouissage s'additionnent. Enfin, à température ambiante, c'est-à-dire au voisinage de la limite basse du domaine, le vieillissement statique se manifeste.

Author: Abdelahad Chbihi
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Languages : fr
Pages : 166

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L’application d’une déformation plastique intense à des alliages métalliques conduit généralement à la réduction de la taille de grains, ainsi à la formation d’une très forte densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains,...), poussant le système loin de son équilibre thermodynamique. Ceci peut affecter la stabilité des microstructures et influencer les mécanismes de transformations de phases. L’objectif de ce travail est de comprendre l’effet d’une déformation plastique intense préalable sur deux types de transformations de phases diffusives : la précipitation et la mise en ordre. Deux alliages modèles ont été choisis, CuCr1 et Fe50Pd50. L’étude de l’alliage CuCr1 consiste dans un premier temps, à caractériser les premiers stades de la précipitation du Cr dans le Cu dans un état initialement non déformé. Les analyses en sonde atomique tomographique et les observations en microscopie électronique en transmission ont montré clairement la coexistence de trois familles de précipités riches en Cr. Les structures et compositions des précipités ont été analysées en détails. La cinétique de précipitation a été modélisée sur la base des arguments hermodynamique, prenant en compte les différents termes énergétiques (chimique, élastique et interface) qui rentrent en compétition lors de la précipitation du Cr dans le Cu. Par ailleurs, la déformation plastique par laminage de l’alliage CuCr, conduit à une accélération de la cinétique de précipitation, à cause d’une germination hétérogène des précipités riches en Cr sur les lignes de dislocations. Pour l’alliage Fe50Pd50, nous avons étudié l’effet d’une déformation plastique par torsion sous pression intense sur le mécanisme de mise en ordre. Les observations en microscopie électronique en transmission ont montré que le processus de mise en ordre dans un état nanostructuré est associé à la recristallisation. Tel que, les domaines ordonnés germent aux niveaux des joints de grains et grossissent au détriment de grains non recristallisés. Il est à noter qu’un champ coercitif record a été obtenu pour cet alliage dans l’état nanostructuré.

Author: M. F. Ashby
Publisher: Elsevier
ISBN: 1483190641
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 181

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Perspectives in Creep Fracture is a collection of studies that covers the advances in the analysis of the mechanisms involved in the process of creep fracture. The book presents nine articles that present data and discuss the theoretical advancement in the field. The text first covers the mechanisms leading to fracture in metals and ceramics, and then proceeds to tackling the problem of the nucleation of creep damage. Next, the book details the models for the growth of cracks and voids by diffusion and by plastic processes. The next two chapters deal with the creep fracture of ceramics. In the eighth chapters, the text examines the development and propagation of creep cracks. The last chapter details the theory involved in the propagation of cracks by cavitation. The book will be of great interest to researchers and practitioners of materials engineering, metallurgy, and other fields involved in fracture mechanics.

Author: Vagn Fabritius Buchwald
Publisher: Kgl. Danske Videnskabernes Selskab
ISBN: 9788773043080
Category : Bronzezeit
Languages : en
Pages : 388

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