Fabrication additive par fusion laser sélective (SLM) d’un superalliage base nickel : relations procédé – microstructures – propriétés mécaniques.
Auteur / Autrice : | Thibaut De Terris |
Direction : | Patrice Peyre, Olivier Castelnau, Zehoua Hamouche |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique-matériaux |
Date : | Soutenance le 19/12/2019 |
Etablissement(s) : | Paris, ENSAM |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) |
Jury : | Président / Présidente : Thierry Baudin |
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Baudin |
Mots clés
Résumé
Le procédé de fabrication additive SLM est un procédé d’impression 3D métallique régi par de nombreux paramètres liés à la machine et à l’environnement de fabrication. De ce fait, la qualité des pièces (taux de porosité, état de surface) ainsi que la productivité sont dépendant des réglages effectués. Les travaux réalisés dans cette thèse ont pour objectif d’optimiser le procédé SLM dans le but de pouvoir produire des échangeurs-réacteurs pour Air Liquide. D’autre part, une fois le procédé optimisé, il est nécessaire de qualifier les microstructures induites par la fabrication, et leurs effets sur les propriétés mécaniques. La première partie de l’étude a consisté à développer des jeux de paramètres permettant de réduire au maximum le taux de porosité des pièces, tout en améliorant l’état de surface et la productivité. Pour cela différents travaux expérimentaux ont été effectués sur la machine SLM du laboratoire PIMM, et une large exploration des effets des paramètres de premier et second ordre a été conduite sur de l’Inconel 625. La seconde partie de l’étude a consisté à étudier les microstructures de pièces élaborées par SLM, depuis leur état brut jusqu’à leur état recristallisé après traitement thermique. La relation entre procédé de fabrication et microstructures a pu être mise en évidence, et les propriétés mécaniques de pièces brutes et traitées thermiquement ont ensuite été caractérisées. Il ressort que les paramètres de fabrication influencent l’état microstructural brut, dont dépendent les propriétés mécaniques. En effet, des grains colonnaires dans le sens de fabrication sont formés. In fine, l’utilisation d’un traitement thermique adéquat permet cependant d’effacer l’effet de la fabrication pour retrouver une microstructure et des propriétés mécaniques homogènes.