Composites eutectiques et hypo-eutectiques Mg/gamma-Mg17Al12 : microstructures et comportement mécanique à l’ambiante et à chaud

Mg-gamma-Mg17Al12 eutectic and hypoeutectic composites : microstructures and mechanical behavior at ambient and high temperature

• Auteur / Autrice : Souad Benrhaiem
• Direction : Patricia Donnadieu, Jean-Jacques Blandin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 29/04/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et ingénierie des matériaux et procédés (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Pelletier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Donnadieu, Jean-Jacques Blandin, Jean-Marc Pelletier, Marc Bletry, Catherine Tassin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelkrim Redjaimia, Guy Dirras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages eutectiques

Mots clés libres

Alliages composites Mg

Phases métalliques complexes

Comportement mécanique

Mécanismes de déformation

Mg-based composites

Complex metallic alloys

Mechanical behavior

Deformation mechanisms

Résumé

A la composition Mg-31 at.% Al, le système Magnésium-Aluminium présente un eutectique dont la microstructure est formée d'une matrice de phase métallique complexe gamma-Mg17Al12 et de fibres de Magnésium. Au cours de la thèse, une série d'alliages Mg-Al eutectiques et hypo-eutectiques a été élaborée par solidification afin d'obtenir des composites in situ à différentes fractions volumiques de phase complexe. Ces alliages constituent un type nouveau de composites à phases métalliques complexes. L'étude du comportement mécanique à l'ambiante révèle la possibilité d'une plasticité de ces composites même pour des fractions volumiques élevées de phase gamma-Mg17Al12, phase très dure mais fragile à l'état massif. A chaud (250°C-350°C), pour tous les composites, le comportement en compression est caractérisé par un pic de contrainte suivi d'un adoucissement prononcé. L'étude microstructurale suggère que, à l'ambiante, la déformation plastique est possible grâce à la microstructure à fine échelle de la phase métallique complexe gamma-Mg17Al12. A chaud, le comportement peut s'interpréter par des mécanismes de recristallisation dynamique et de glissements aux joints de grains.

For a 31 at.% Al content, the Mg-Al system shows a eutectic mixture formed by Mg fibers embedded in a matrix of a complex metallic phase, the gamma-Mg17Al12 phase. During the thesis, eutectic and hypoeutectic Mg-Al alloys have been prepared by solidification to obtain in situ composites with various volume fractions of complex phases. These alloys appear as a new kind of composites containing complex metallic phases. The mechanical behaviour at room temperature shows that plasticity is possible even for high volume fraction of the gamma-Mg17Al12 phase, a phase which is very hard but brittle at room temperature. At high temperature (250°C-350°C), for all composites, compression tests exhibit a stress peak followed by a pronounced softening. Microstructural studies suggest that the room temperature plasticity is related to the fine scale microstructure of the complex metallic phase gamma-Mg17Al12. At high temperature, the mechanical behavior results preferentially from dynamic recrystallisation and grain boundary sliding.