Etude de l'oxydation à chaud d'échantillons en alliage TA6V élaborés par fabrication additive. Conséquences sur les propriétés mécaniques PDF Download
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Author: Antoine Casadebaigt
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
En associant fabrication additive (FA) et usage des alliages de titane, d'importantes réductions de masse et de coût sont possibles dans l'aéronautique et le spatial. Mais lorsque les alliages de Ti sont utilisés à des températures de plusieurs centaines de degrés, cela peut entrainer une fragilisation par l'oxygène. Dans cette thèse, le comportement en oxydation ainsi que l'influence de la FA et de l'oxydation sur les propriétés mécaniques de l'alliage de titane TA6V élaboré par LBM et EBM ont été étudiés. Des oxydations ont été effectuées de 400 à 600 °C pour des durées de 25 à 10 000 h. La cinétique globale d'oxydation, la croissance de la couche d'oxyde et la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été caractérisées. Quatre méthodes de caractérisation de la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été comparées. Il a été observé que l'oxydation des grains de poudre présents à la surface des échantillons bruts de FA augmente les gains de masse de façon importante. Cependant, il a été montré que la rugosité élevée des pièces de FA ainsi que l'importante modification de microstructure induite par le traitement CIC, n'ont pas d'influence sur la croissance de la couche d'oxyde ainsi que sur la diffusion de l'oxygène dans le métal. L'utilisation de l'analyse thermogravimétrique anistoherme a permis d'obtenir les cinétiques d'oxydation de 450 à 1000 °C en une seule expérience. Il a ainsi été montré que les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM et EBM sont proches d'un TA6V conventionnel et des données de la littérature. Le gain de masse plus élevé du TA6V comparé au Ti6242 provient de la couche d'oxyde plus épaisse alors que la zone de diffusion de l'oxygène est équivalente. Cette zone de diffusion de l'oxygène se fissure durant les essais de traction et réduit légèrement la ductilité des éprouvettes de 1,3 mm d'épaisseur oxydées 2 000 h à 500 et 538 °C et 500 h à 600 °C. Dans les conditions d'oxydation étudiées, les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM, EBM et conventionnel sont proches, et l'oxydation influence peu les propriétés mécaniques en traction à température ambiante.
Author: Antoine Casadebaigt
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En associant fabrication additive (FA) et usage des alliages de titane, d'importantes réductions de masse et de coût sont possibles dans l'aéronautique et le spatial. Mais lorsque les alliages de Ti sont utilisés à des températures de plusieurs centaines de degrés, cela peut entrainer une fragilisation par l'oxygène. Dans cette thèse, le comportement en oxydation ainsi que l'influence de la FA et de l'oxydation sur les propriétés mécaniques de l'alliage de titane TA6V élaboré par LBM et EBM ont été étudiés. Des oxydations ont été effectuées de 400 à 600 °C pour des durées de 25 à 10 000 h. La cinétique globale d'oxydation, la croissance de la couche d'oxyde et la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été caractérisées. Quatre méthodes de caractérisation de la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été comparées. Il a été observé que l'oxydation des grains de poudre présents à la surface des échantillons bruts de FA augmente les gains de masse de façon importante. Cependant, il a été montré que la rugosité élevée des pièces de FA ainsi que l'importante modification de microstructure induite par le traitement CIC, n'ont pas d'influence sur la croissance de la couche d'oxyde ainsi que sur la diffusion de l'oxygène dans le métal. L'utilisation de l'analyse thermogravimétrique anistoherme a permis d'obtenir les cinétiques d'oxydation de 450 à 1000 °C en une seule expérience. Il a ainsi été montré que les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM et EBM sont proches d'un TA6V conventionnel et des données de la littérature. Le gain de masse plus élevé du TA6V comparé au Ti6242 provient de la couche d'oxyde plus épaisse alors que la zone de diffusion de l'oxygène est équivalente. Cette zone de diffusion de l'oxygène se fissure durant les essais de traction et réduit légèrement la ductilité des éprouvettes de 1,3 mm d'épaisseur oxydées 2 000 h à 500 et 538 °C et 500 h à 600 °C. Dans les conditions d'oxydation étudiées, les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM, EBM et conventionnel sont proches, et l'oxydation influence peu les propriétés mécaniques en traction à température ambiante.
Author: Maxime Berthaud
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Languages : fr
Pages : 153
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Book Description
L'utilisation des alliages de titane dans de nombreuses applications (transport, énergie, chimie,...) permet des gains de masse importants en tirant profit du rapport propriétés mécaniques/masse volumique qui est avantageux pour ce type de matériaux. L'utilisation de ces alliages dans des environnements à hautes températures (T>500°C) nécessite de se préoccuper de leur comportement et de comprendre les mécanismes de dégradation dans ces conditions sévères. Certains facteurs peuvent influencer le comportement des alliages de titane en oxydation, comme l'application de cycles de chauffage/refroidissement, la présence de vapeur d'eau ou la présence de sels, selon les conditions d'utilisation.Ce travail de thèse s'est attaché à comprendre les mécanismes d'oxydation d'un alliage de titane utilisé dans l'aéronautique : l'alliage Ti6242S. Il a été étudié à 560°C sous air, sous air humide et en présence de dépôts solides de sel(s) de type NaCl et/ou Na2SO4. Pour cela, des oxydations de longues durées avec et sans dépôts solides de sels ont été réalisées. Les résultats obtenus montrent que la présence de NaCl provoque une dégradation importante du comportement en oxydation des échantillons. La dissolution d'oxygène dans le métal observée sous air ne se produit plus en présence de dépôts de sels. En revanche, une oxydation interne de l'alliage a lieu et des fissures apparaissent dans la profondeur du substrat métallique. La dégradation du matériau est attribuée à la présence de dichlore et à la formation de chlorures métalliques volatiles. Un mécanisme réactionnel a été proposé afin d'expliquer l'effet néfaste des dépôts de NaCl. L'effet d'un dépôt de sels mixte NaCl/Na2SO4 sur l'oxydation de l'alliage Ti6242S est cependant moins marqué.L'évolution des propriétés mécaniques de l'alliage Ti6242S a également été étudiée après oxydation. Une simple oxydation de 100 h sous air provoque une diminution importante de la ductilité du matériau à cause de la zone de dissolution d'oxygène formée pendant l'oxydation. En présence d'un dépôt de NaCl et après 100h d'oxydation à 560°C, la perte de ductilité est encore plus importante et la rupture de l'éprouvette intervient dès la fin du domaine élastique. Dans ces conditions, la pièce perd une partie de sa section porteuse et la limite élastique et le module élastique du matériau restant sont fortement impactés. La présence d'un dépôt mixte NaCl/Na2SO4 pendant l'oxydation a un effet moins marqué sur les propriétés mécaniques du matériau, en accord avec la plus faible réactivité de l'alliage Ti6242S avec ce type de dépôt. Les mécanismes inhérents au changement de propriétés mécaniques sont expliqués dans le travail de thèse.
Author: Electricité de France. Direction des études et recherches
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 16
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Book Description
Author: Christophe Roos
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 153
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Book Description
L'ETUDE DE L'OXYDATION D'ALLIAGES A BASE DE NIOBIUM DU SYSTEME NB/TI/AL S'INSCRIT DANS UN PROGRAMME DE DEVELOPPEMENT DE NOUVEAUX ALLIAGES A HAUTES PROPRIETES MECANIQUES POUR DES APPLICATIONS TURBO-MACHINE. L'EMPLOI DE TECHNIQUES COMPLEMENTAIRES A PERMIS LA CARACTERISATION DES CINETIQUES D'OXYDATION, DE LA MORPHOLOGIE ET DE LA NATURE DES COUCHES D'OXYDE, AINSI QUE L'ETUDE METALLOGRAPHIQUE EN COUPE DES ECHANTILLONS OXYDES A DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 600 ET 1100C, SOUS DIFFERENTS ATMOSPHERES OXYDANTES. LE ROLE DE LA MICROSTRUCTURE ET DE L'ETAT DE SURFACE EST DISCUTE. L'OXYDATION DES ALLIAGES CONDUIT A LA FORMATION D'UNE COUCHE EXTERNE D'OXYDE, D'UNE COUCHE INTERNE ET A LA DISSOLUTION SIMULTANEE DE L'OXYGENE DANS LE METAL SOUS-JACENT. L'AZOTE, PRESENT DANS L'AIR, RALENTIT LES CINETIQUES D'OXYDATION, LIMITE LA FORMATION DE LA COUCHE INTERNE ET MODIFIE LA MORPHOLOGIE DE LA COUCHE EXTERNE. LE MOLYBDENE RALENTIT L'OXYDATION DES ALLIAGES SOUS OXYGENE, MAIS A L'EFFET INVERSE SOUS AIR. LE CARBONE SEMBLE AVOIR UN EFFET SUR L'ADHERENCE ET LA COMPACITE DES COUCHES D'OXYDE FORMEES, MAIS NE DIMINUE PAS LES VITESSES D'OXYDATION. LE PALLADIUM APPARAIT ETRE TRES INTERESSANT PUISQU'IL RALENTIT DE FACON CONSEQUENCE LES CINETIQUES ET FORMENT DES COUCHES PLUS COMPACTES. LA SEGREGATION (NON SYSTEMATIQUE) DU PALLADIUM A L'INTERFACE COUCHE EXTERNE/COUCHE INTERNE AMELIORE CONSIDERABLEMENT L'ADHERENCE DE LA COUCHE EXTERNE. DES COMPORTEMENTS SPECIFIQUES EN RELATION AVEC LA MICROSTRUCTURE DES COUCHES D'OXYDES ONT ETE MIS EN EVIDENCE. A TRAVERS LA DETERMINATION PARTIELLE DU DIAGRAMME DE PHASE TIO#2-NB#2O#5-AL#2O#3 IL A ETE POSSIBLE DE COMPARER LA COMPOSITION EN ELEMENT METALLIQUE DE L'OXYDE AVEC CELLE DE L'ALLIAGE. CETTE COMPARAISON A MONTRE QUE LA DIFFUSION MOLECULAIRE A TRAVERS LA COUCHE EXTERNE SOUVENT FISSUREE OU POREUSE ET LES REACTIONS INTERFACIALES ETAIENT LES PROCESSUS PREPONDERANTS DE L'OXYDATION DE CES ALLIAGES. LA DIFFUSION CHIMIQUE, CONDUISANT A L'OXYDATION SELECTIVE D'UN ELEMENT DE L'ALLIAGE, PARAIT JOUER UN ROLE SECONDAIRE
