Texture, microstructure et propriétés d'un alliage Fe-40AI à grains fins obtenus par métallurgie des poudres et extrusion : influence des paramètres du procédé et de traitements thermiques

Texture, microstructure and properties of a fine grained Fe-40AI alloy obtained by powder metallurgy and extrusion : influence of processing parameters and heat treatments

• Auteur / Autrice : Sébastien Lenhard
• Direction : Francis Wagner, Thierry Grosdidier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur. Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LETAM - Laboratoire d'étude des Textures et Application aux Matériaux - FRE 3143
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Werner Skrotzki
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Gaffet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métallurgie des poudres

Alliages fer-aluminium

Extrusion (mécanique)

Microstructure (physique)

Résumé

L'élaboration par mécanosynthèse des intermétalliques Fe40%at. Al, de structure B2, renforcés par une dispersion fine d'oxyde d'yttrium, a ouvert une voie pour remédier aux problèmes liés à leur fragilité et à leur faible ductilité. Cette étude s'attache à caractériser l'influence de paramètres du procédé d'élaboration sur l'évolution des microstructures, des textures et des propriétés mécaniques de barres extrudées. Pour cela, la température et le rapport d'extrusion ont été modifiés. Des poudres de natures différentes, ont été employées et l'effet de traitements thermiques a été caractérisé. La microstructure a été caractérisée en MET, les textures ont été mesurées par diffraction des RX, EBSP et par MOI. Les propriétés mécaniques ont été déterminées par essais de traction. L'analyse de la formation des textures a été complétée par des simulations à l'aide du modèle Taylor et le modèle de Young a été calculé en utilisant les modèles de Reuss, Voigt et Hill. L'élévation de la température d'extrusion renforce d'abord la texture de déformation caractérisée par une fibre <110>. En revanche, à 1250°C, la texture de la fibre <110> est partiellement remplacée par une fibre <111> associée à l'apparition de la recristallisation. La conservation de la texture de déformation jusqu'à 1200°C est due à la fine dispersion d'oxyde qui inhibe la recristallisation. En terme de rigidité, l'app de la fibre <111>, est compensée, par l'affaiblissement de la composante <110>. L'influence de la microstructure sur la limite de l'élasticité a été rationalisée en tenant compte des durcissements associés à la taille de grain et de particules et à la présence de défauts dans la matrice. Les traitements thermiques ont montré qu'au delà d'une température, correspondant à la transition de phase B2 → A2 (vers 1270°C), une croissance anormale de grains d'orientation <111> intervient sans recristallisation primaire. En dessous de cette température critique la microstructure est très stable

The elaboration of B2 structured Fe 40 %at. Al intermettalics by mechanical alloying, reinforced by a fine dispersion of yttrium oxides, have blast a way to overcome the problems due to their brittleness and poor ductility. This study deals with the characterization of the influence of parameters of the elaboration process on the evolution of the microstructures, the textures and the mechanical properties of extruded bars. In order to analyse this evolutions, the extrusion ratio and temperature were modified. Powders of different nature were also used and the effect of heat treatments were investigated as well. The microstructure have been characterized by TEM, the textures have been measured by X ray diffraction, by EBSP and by OIM. Tensile tests were carried out to determine the mechanical properties. The analysis of the formation of textures have been completed by simulations with the help of the Taylor model and the anisotropy have been characterized by using models of Reuss, Voigt and Hill. The increase of the extrusion temperature reinforces first the deformation texture characterized by a <110> fibre. At 1250°C, the <110> fibre texture is partly replaced by a <111> fibre related with recrystallization. The fact that deformation texture is retained up to 1200°C is due to the fine oxide dispersion inhibiting the recrystallization. In terms of stiffness, the appearance of the <111> fibre is counterbalanced by the weakening of the <110> component. The influence of the microstructure on the yield strength could be rationalized by considering the hardening due to the grain and the oxide particles sizes as well as the hardening due to the presence of matrix defects. The heat treatments showed that above a temperature, identified to be B2 → A2 phase transition temperature (near 1270°C), abnormal growth of <111> oriented grains takes place without primary recystallization. Bellow this critical temperature the microstructure remains very stable