Nouveaux alliages Fe-Co magnétiques pour l’aéronautique, à microstructure partiellement recristallisée et à texture fortement orientée

New magnetic Fe-Co alloys, having a partially recrystallized microstructure and strongly oriented texture, for aeronautic applications

• Auteur / Autrice : Brahim Nabi
• Direction : Thierry Baudin, Anne-Laure Helbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 27/01/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide (Orsay) - Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide
• Jury : Président / Présidente : Michèle Gupta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Baudin, Anne-Laure Helbert, Michèle Gupta, Pascal Paillard, Djamel Bradai, Jean-Luc Béchade, Thierry Waeckerlé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Paillard, Djamel Bradai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Alliages magnétiques

Cisaillement (mécanique)

Mots clés libres

Fe-Co

Distance entre interfaces

LRO

Champs coercitif

Limite d’élasticité

Énergie stockée

Texture de Goss

Systèmes de glissements

Cisaillement

Fe-Co

Boundary spacing

LRO

Coercivity

Yield strength

Stored energy

Goss texture

Slip systems

Shearing

Résumé

Les propriétés magnétiques et mécaniques des alliages Fe-49%Co-2%V et Fe-27%Co, utilisés respectivement dans les générateurs et les transformateurs électriques de l’aéronef, ont été étudiées en fonction des traitements thermiques. Concernant le Fe-49%Co-2%V, les résultats expérimentaux ont montré que les propriétés magnétiques et mécaniques dépendent de la distance entre les interfaces qui séparent les cristallites présents dans la microstructure et ceci quel que soit le taux de recristallisation. Le champ coercitif dépend linéairement de l’inverse de la distance entre ces interfaces et la limite d’élasticité suit une loi de Hall et Petch modifiée pour tenir compte des sous-joints. De plus, une relation linéaire entre la contrainte de friction de la loi de Hall et Petch avec le taux d’ordre à grande distance mesuré par diffraction de neutrons a été établie. Finalement, en s’appuyant sur l’expérience, une loi polynomiale de degré deux reliant les pertes magnétiques et la limite d’élasticité a été proposée. Concernant l’alliage Fe-27%Co, un suivi de l’évolution de la composante de Goss {011}<100> pendant le processus de fabrication a été réalisé. Cette composante est recherchée car favorable pour les propriétés magnétiques. Il a été trouvé que l’origine de cette texture est intimement liée au cisaillement développé lors du laminage à chaud. De plus, le développement de la texture {111}<112> de déformation à froid a été étudié. Le système de glissement {110}<111>, majoritairement activé, a été mis en évidence via un couplage d’analyses EBSD et de simulations VPSC. Au cours de la déformation plastique, les composantes de Goss et Cube tournée ({001}<110>) tournent afin de positionner leur plan {110} pour le glissement facile. Ces rotations, respectivement de 35° et 55° autour de la direction transverse, permettent de former la composante {111}<112>.

Magnetic and mechanical properties of Fe-49%Co-2%V and Fe-27%Co alloys, used in electric generators and transformers of the aircraft, have been investigated as a function of heat treatments. As regards to Fe-49%Co-2%V alloy, experimental results have shown that the magnetic and mechanical properties depend on the boundary spacing, which separate the microstructure crystallites, whatever the recrystallized fraction. The coercivity depends linearly on the inverse of the boundary spacing and the yield strength follows a modified Hall Petch relationship by taking into account the sub-grain size. Moreover, a linear relationship between the frictional stress and the long range order degree measured by neutron diffraction has been established. Finally, based on the experiment, a square polynomial degree relationship between the magnetic losses and the yield stress has been proposed. As respect to the Fe-27%Co alloy, the evolution of the {011}<100> Goss component during the manufacturing process has been investigated. This sought component is favorable for the magnetic properties of the sheet. It has been found that the origin of this texture is related to its development by shearing during hot rolling. Moreover, the development of the {111}<112> cold deformation texture was studied. It has been established by coupling EBSD analysis and simulation based on VPSC model that the {110}<111> system is the predominant active slip system during the plastic deformation. During the deformation, the Goss and the rotated Cube ({001}<110>) components, rotate of 35° and 55° respectively with regard to the transverse direction. That happens in order to place the active slip plane {110} in the favorable position for gliding to develop the {111}<112> component.