Contribution à la caractérisation d'alliages métalliques à faible ductilité après re-fusion et solidification in situ

Contribution to the characterization of metal alloys with low ductility after re-melting and solidification in situ

• Auteur / Autrice : Olivier Péniguet
• Direction : Jean-Paul Bricout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ductilité

Propriétés thermomécaniques

Traitement thermomécanique

Alliages

Résumé

Dans le domaine de l ‘élaboration par coulée des alliages métalliques, le recours aux nouvelles technologies visant à améliorer la productivité s’accompagne généralement d’une augmentation de l’occurrence de défauts structuraux, le plus souvent liés au refroidissement depuis l’état liquide. L’identification et la prédiction de ces défauts, essentiellement des criques internes ou de surface, nécessitent la mise en place de moyens d’analyse spécifiques. Le LAMIH a mis au point des essais originaux reposant sur la possibilité de re-fusionner un alliage avant sa caractérisation, permettant aussi de respecter l’histoire thermomécanique et de reproduire des conditions proches des applications industrielles étudiées. Les études présentées dans ce mémoire apportent une contribution significative à cette thématique en proposant des modélisations et des simulations numériques représentatives des phénomènes occurrents lors d’essais de rétreint et plus généralement d’applications thermomécaniques et métallurgiques. Il s’agit notamment de définir, au travers d’une étude sur un acier au carbone, les potentialités et aptitudes de ce type d’essai pour répondre à des problématiques de rhéologie à chaud. L’essai dit ''de rétreint'' spécifiquement développé pour l’étude expérimentale des alliages métalliques à faible ductilité et des structures bridées, a fait l’objet d’une analyse phénoménologique fine et une méthode d’identification du comportement mécanique thermo-viscoplastique de l’alliage testé a été proposée. Les analyses, menées à partir des modélisations et simulations thermomécaniques proposées, permettent de mieux cerner les paramètres influents de ce type d’essai et d’établir les capacités de prédiction en termes de caractérisation des interfaces et des zones à forts gradients de texture, de température et de contraintes (zones thermiquement affectées, interfaces outils/pièces, …)

In the field of metallic alloys melting processing, the use of new technologies aiming at improving productivity generally increases structural defects occurrences, which are often related to the cooling from liquid state. Identification and prediction of those defects, mainly internal or superficial cracks, need the development of specific analysis tools. The LAMIH developed original tests based on the possibility to re-melt an alloy before its characterization, with the possibility to respect its thermo-mechanical history and to reproduce conditions close to the studied industrial applications. In this memoir, the studies presented bring a significant asset to this theme by proposing numerical models and simulations which give a realistic representation of the phenomena occurring during shrinkage tests and in other thermo-mechanical and metallurgical applications. This means to define, through a study on a carbon steel, the potential and capability of this particular type of tests to answer problems of hot rheology. The test called “shrinkage test” is specifically developed for the experimental study of low ductility metal alloys and embedded structures. It has been the subject of a thorough phenomenological analysis. An identification method for viscoplastic mechanical behaviour of the studied alloy was then proposed. Analyses carried out with the developed thermo mechanical models and simulations allow to better identify the key parameters of this kind of test and to establish their capacities of prediction regarding the characterization of interfaces and areas with strong gradients of structure, of temperature and of stresses distribution (Heat affected zone, tool/part interfaces,…)