Thèse soutenue

Etude du comportement à hautes températures d'un alliage TiAl performant densifié par frittage flash

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Auteur / Autrice : Soumaya Naanani
Direction : Jean-Philippe MonchouxCatherine Mabru
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux
Date : Soutenance le 11/12/2018
Etablissement(s) : Toulouse 3
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (Toulouse ; 1988-....)

Résumé

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L'un des enjeux principal de l'industrie aéronautique est de développer des systèmes plus performants et plus légers. Cette volonté s'inscrit, entre autres, dans une démarche de réduction du carburant consommé par les avions. Les alliages à base d'aluminures de titane (TiAl) présentent une résistance au fluage et à l'oxydation remarquables, ainsi qu'une masse volumique plus faible que les matériaux utilisés usuellement. Ces propriétés sont propices à la fabrication de pièces industrielles telles que des aubes de turbine à basses pression de moteurs d'avion et d'aubes de turbocompresseurs de moteurs automobiles. L'alliage IRIS (Ti49.92-Al48-W2-B0.08) a été développé par le CEMES en 2013 afin de répondre à ce type d'application industrielle. Le procédé d'élaboration (Spark Plasma Sintering), basé sur la métallurgie des poudres permet la fabrication rapide de pièces proches des cotes finales, et offre la possibilité de contrôler avec précision la microstructure. Compte tenu des propriétés intéressantes en traction et en fluage, nous avons décidé d'investiguer dans cette thèse les propriétés mécaniques de cet alliage à une température de service plus importante, soit 800°C, qui est considéré actuellement comme la température ultime à laquelle les alliages TiAl pourraient être utilisés industriellement. Pour cela nous avons abordé un nouveau volet dans l'histoire d'IRIS ; le comportement en fatigue oligocyclique. Ces essais ont été complétés par des investigations en fluage et en traction aux mêmes températures. Un autre volet de ce travail a consisté à identifier les mécanismes microscopiques de plasticité pour ces différentes sollicitations, afin d'interpréter les propriétés macroscopiques observées. Enfin, en raison du domaine de température particulièrement élevé, une caractérisation de la stabilité des microstructures lors de traitements de vieillissement a été entreprise.