Etude thermomécanique de fils fins d'alliage à mémoire de forme, fatigue de l'effet superélastique et de l'effet mémoire de forme, comparaison entre le TiNiCu et le CuZnAl

= Thermomechanical study of thin shape memory alloy wrres : Fatigue of the superelastic effect and shape memory effect : Comparison between TiNiCu and CuZnAl

• Auteur / Autrice : Marie-José Bigeon
• Direction : Michel Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA ; 1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cuivre -- Composés

Matériaux -- Fatigue

Alliages à mémoire de forme

Résumé

Au cours de ce travail, nous avons étudié la fatigue de deux alliages à mémoire de forme industriels de type CuZnAI et TiNiCu. Les échantillons ont été testés en effet mémoire de forme double sens assisté (cyclage thermique sous contrainte constante) et en effet super-élastique (cyclage mécanique isotherme) à 1' aide d'une machine de traction spécialement conçue à cet effet. Des paramètres tels que la durée de vie, la déformation liée à la transformation, la déformation non recouvrable, l'évolution de l'enthalpie et des températures de transformation ont été étudiés. Il apparaît que, dans le cadre de 1' effet mémoire double sens assisté, on peut définir trois types de comportement dépendant de la contrainte appliquée. Lors de 1'étude de 1' effet super-élastique, le comportement des alliages est relativement indépendant de la température de test, ce paramètre pouvant être considéré alors comme un critère de sévérité. Nous avons comparé les résultats obtenus selon le type d'alliage. La différence majeure entre les deux alliages étudiés repose sur trois points: - le TiNiCu supporte des contraintes plus élevées que le CuZnAl, -l'effet mémoire double sens obtenu enfin d'essai de fatigue est plus faible dans le cas du TiNiCu que dans celui du CuZnAl, - la rupture du TiNiCu est ductile, alors qu'elle se décompose en deux stades pour le CuZnAl, propagation lente de fissure et arrachement.

In the present work, the fatigue behaviour of two commercial shape memory alloys, TiNiCu and CuZnAl, are studied. Specimen were tested either for a superelastic effect (isothermal mechanical cycling) or for stress assisted shape memory effect (thermal cycling under a constant stress). The tests were performed using a tensile machine constructed specifically for this study. Parameters such as the sample life, the strain due to the transformation, the plastic strain, the modification of the transformation enthalpy and temperatures are studied. For the stress assisted shape memory effect, three types of behaviour appear depending on the applied stress. For the super-elastic effect, the sample behaviour is independent of test temperature; this parameter can be considered as a severity criteri on. Results are compared for the both alloys, the main differences between the alloys were found to be: -the TiNiCu alloy can be submitted to higher stresses than the CuZnAL one, - the two way shape memory effect obtained on test completion is lower in the case of TiNiCu, - the TiNiCu failure is ductile whilst the CuZnAl occurs in two steps (slow failure propagation and pulling out).