Simulations vertex de la restauration dans l'alliage binaire Al-0.1%Mn : Effet de l'orientation cristallographique

Vertex dynamics simulations of subgrain growth in Al-Mn binary alloys : Effect of crystallographic orientation

• Auteur / Autrice : Adish Majumdar
• Direction : Julian Driver, Claire Maurice
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
• Date : Soutenance le 16/05/2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Jury : Président / Présidente : Claude Esling
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julian Driver, Claire Maurice, Claude Esling, Anne-Laure Helbert, Roland Logé, Indradev Samajdar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Laure Helbert, Roland Logé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Cristaux métalliques -- Croissance

Cristallographie

Alliages aluminium-manganèse

Mots clés libres

Aluminium

Restauration

Croissance de sous-grains

Vertex dynamics

Simulations

Cinétique de restauration

Aluminium

Recovery

Subgrain

Growth

Vertex dynamics

Simulation

Kinetics of recovery

Résumé

Le but de ce travail est d’utiliser les simulations du type vertex afin d’étudier l’effet de l’orientation cristallographique sur la cinétique de la restauration dans l’alliage binaire Al-0,1%Mn. La caractérisation de la cinétique de la restauration dans un polycristal déformé par laminage à froid a été faite à l’aide des mesures de microdureté sur les échantillons recuits à quatre températures pendant différentes durées. Le modèle de restauration développé par Vandermeer et al a été appliqué pour estimer l’énergie d’activation pour la restauration. Plusieurs problèmes ont été rencontrés pendant l’application du modèle, dus à la complexité de ses équations, et également l’amplification de l’incertitude des mesures expérimentales par les termes exponentiels qui figurent dans le modèle. Le simulations vertex de la croissance des sous-grains ont été faites avec les propriétés du matériau trouvées dans la littérature. Les microstructures de déformation des monocristaux orientés Brass et Goss ont été reproduites dans les simulations. Les résultats des simulations étaient en bon accord avec les résultats expérimentaux d’Albou et al. Le faible taux de la croissance des sous-grains dans la microstructure Brass a été à cause de la présence des sous-joints de faible désorientation. La microstructure Goss contient des bandes avec les sous-joints de fortes désorientations, et en conséquent, fortes mobilités, qui entrainent la croissance des sous-grains dans cette structure. Ainsi, il a été établi que l’effet de l’orientation cristallographique est présent dans la microstructure de déformation, les sous-joints ainsi créés et la distribution de désorientations.

The present study aims to investigate the effect of crystallographic orientation on the kinetics of recovery in deformed samples of the Al-0.1%Mn binary alloy using vertex dynamics simulations of subgrain growth. In order to estimate the recovery kinetics experimentally, a polycrystalline bar of the alloy was cold rolled and samples extracted from the rolled bar were subjected to isothermal annealing at four temperatures for different durations. The activation energy for recovery was estimated using microhardness measurements and the recovery kinetics model developed by Vandermeer et al. Several practical difficulties were encountered when using this model due to the complexity of the model equations and the amplification of experimental uncertainty by exponential functions in the model. The activation energy found was therefore not reliable. Using the material properties mentioned in the literature, vertex dynamics simulations of subgrain growth were carried out. Deformation microstructures of monocrystals having Brass and Goss orientations were reproduced in the simulations. Good agreement was achieved with the experimental results of Albou et al. The low speed of recovery in Brass crystals was due to the presence of subgrain boundaries of low disorientations. The Goss deformation microstructure consists of bands with subgrain boundaries of high disorientations. High disorientations lead to high mobilities of subgrain boundaries and this led to subgrain growth in the Goss crystal. Thus the effect of crystallographic orientation is related to the deformation microstructure, the subgrain boundaries and the distribution of their disorientations.