Modification de surface d'alliages à base de titane et nickel par haute intensité de faisceau d'électrons pulsés

Surface modification of Ti- and Ni-base alloys by High Current Pulsed Electron Beam

• Auteur / Autrice : Xiangdong Zhang
• Direction : Thierry Grosdidier, Chuang Dong
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 17/05/2011
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Elisabeth Gautier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Caron, Jianxin Zou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Eric Gaffet, Nuria Llorca

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitements de surface

Nickel -- Alliages

Titane -- Alliages

Mots clés libres

Faisceau d'électrons pulsés

Haute densité

Résumé

Modification de surface des alliages à base de Ti et de Ni par faisceau d'électrons de haute courant pulsé a été effectuée avec des intentions de la compréhension de la modification de la couche fondue et les mécanismes de pénétration de trempe que les deux devraient dépendre de la nature du matériau et son orientation. Il a été constaté que α 'ou α''martensite a été formée sur la surface Ti alliage traité. Le taux de refroidissement a été estimée en utilisant la taille des grains avant-β dans les alliages Ti TA15. Le niveau de stress induit par le traitement HCPEB a été estimée en utilisant le déclenchement des contraintes de stress induite transformation de phase martensitique α''. La croissance épitaxiale a été observée dans la surface fondue couches de la HCPEB traités à base de nickel alliages monocristallins AM1 (100) et (111). Une zone de substrat durcis en raison de la présence de dislocations à haute densité et un substrat adoucir la zone en raison de la brutalité des précipités ont été trouvés. Il a été constaté densité de cratères des superalliages à base de nickel monocristallin est un ou deux ordres de grandeur plus faible que celle des matériaux métalliques étudiés précédemment. En examinant la morphologie du cratère, trois étapes de la formation de cratères ont également été proposés.

Surface modification of Ti and Ni base alloys by high current pulsed electron beam has been carried out with intentions of understanding of the modification in the melted layer and the mechanisms of deep hardening that both should depend on the nature of the material and its orientation. It was found that α’ or α’’ martensite has been formed on the treated titanium alloy surface. The cooling rate was estimated by using an empirical equation with the size of the prior-β grains in TA15 titanium alloys. The stress level induced by HCPEB treatment was experimentally estimated by using the triggering stress for stress-induced α’’ martensitic phase transformation. Epitaxial growth was observed in the surface melted layers of the HCPEB treated Ni-base single crystal superalloys AM1 (100) and AM1 (111). Significant difference in deep hardening between the AM1 (100) and AM1 (111) samples are also observed. A substrate hardened zone due to the presence of high density dislocations induced by the stress generated by the HCPEB treatment and a substrate soften zone due to the coarsening of the precipitates have been found. It was found crater density of the Ni-base single crystal superalloys is one or two orders of magnitude lower that of the previously studied metallic materials. Through examining the crater morphologies in details, three stages of the formation of craters have also been proposed.