Etude de la structure massive dans des alliages à base TiAl et de son évolution en cours de traitements thermiques

Comprehensive study of the gamma-massive structures in TiAl-based alloys and its evolution corresponding to various heat treatments

• Auteur / Autrice : Ananthi Sankaran
• Direction : Alain Hazotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 19/06/2009
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LETAM - Laboratoire d'étude des Textures et Application aux Matériaux - FRE 3143
• Jury : Président / Présidente : Jacques Lacaze
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Thomas, Muriel Véron, Dominique Daloz, Emmanuel Bouzy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermique

Texture

Alliages aluminium-titane

Mots clés libres

Structure massive

Traitements thermiques

Alliages

Résumé

L'affinement des grains et la réduction de la texture dans les alliages TiAl brut de coulée sont très importants pour améliorer les propriétés structurales rendre les alliages industriellement utilisables et offrir la possibilité de remplacer les superalliage à base Ni dans de nombreuse applications industrielles. Les traitements thermomécaniques ne sont pas toujours le meilleur moyen pour affiner la taille des grains, ils entrainent un coût de production élevé et une difficulté de mise en œuvre. Les traitements thermiques menant à la transformation de phase massive peuvent être un moyen d'affinement des grains mais ils nécessitent une compréhension complète des mécanismes de la transformation massive, l'évolution de la microstructure ainsi que de son rôle dans la réduction de la texture par traitements thermiques. Lors de cette thèse, des grains [gamma]-massif ont été obtenus par refroidissement rapide des alliages TiAl depuis la phase [alpha] haute température (1365°C). Différentes fractions volumiques de grains [gamma]-massif peuvent être obtenues en fonction de la composition des alliages et de la vitesse de refroidissement. Pour atteindre les différents objectifs, des échantillons avec différentes fractions volumiques de grains [gamma]-massif ont été choisis et étudiés. Après l'étude des mécanismes de transformation massive, d'autres traitements thermiques ont été appliqués à la structure massive pour étudier son évolution microstructurale et texturale. Des caractérisations morphologiques et cristallographiques ont été effectuées à l'aide de différents instruments (DSC, DRX, MEB, MET) pour comprendre les mécanismes de développement d'évolution des structures massives

Grain refinement and texture reduction in as-cast TiAl alloys are very important in order to improve their structural properties, and make them industrially viable, and offer a possible replacemen to Ni-based super alloys in many industrial applications. Thermo-mechanical route is not always preferred for grain refinement due to the high production cost and low treatability. Thermal treatment through massive phase tansformation could be a possible grain refinement route but it requires full understanding of the mechanisms of massive transformation, and of the evolution of microstructure and texture through subsequent heat treatments. In the Ph.D. research work, [gamma]-massive grains were obtained by rapid quenching of TiAl alloys from the high temperature single phase [alpha] field at 1365°C. Depending on the alloy composition and cooling rate, different volume fractions of [gamma]-massive grains were obtained. In order to address different objectives, samples with different volume fractions of the [gamma] grains were chosen and studied. After studying the mechanisns of massive transformation ( nucleation and growth), subsequent heat treatments were performed on the microstructures to study their microstructural and texture evolution. To understand the mechanisms development and evolution of these massive structures, morphological and crystallographic characterization were performed using different instruments, (DSc) and microscopy techniques (X-ray, electron microscopy)