Amélioration par SMAT des performances mécaniques de pièces en 316L issues de la fabrication additive (SLM)

Improvement by SMAT of the mechanical performance of 316L parts produced by additive manufacturing (SLM)

• Auteur / Autrice : Quentin Portella
• Direction : Mahdi Chemkhi, Delphine Retraint
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique, Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 10/05/2021
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Département : Aube en Champagne
• Partenaire(s) de recherche : : Union européenne - FEDER (Fonds européen de développement régional)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée / LASMIS
• Jury : Président / Présidente : Salima Bouvier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mahdi Chemkhi, Delphine Retraint, Salima Bouvier, Yves Nadot, Patrice Peyre, Hanlin Liao, Xavier Sauvage
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Nadot, Patrice Peyre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acier inoxydable -- Fatigue

Traitement thermique

Acier inoxydable austénitique

Propriétés mécaniques

Grenaillage de précontrainte

Prototypage rapide

Mots clés libres

Fabrication additive

Grenaillage de précontrainte

Propriétés mécaniques

Acier inoxydable austénitique

Traitement thermique

Acier inoxydable -- Fatigue

Additive Manufacturing

Shot peening

Mechanical properties

Stainless steel

Thermomechanical treatment

Metals--Fatigue

Résumé

L’objectif de ces travaux de thèse se concentre sur deux points ciblés pour proposer des améliorations de la qualité de pièces en 316L issues de la technologie de FA par Selective Laser Melting (SLM).Le premier consiste à identifier les effets d’un traitement mécanique SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) ainsi que des traitements thermiques sur les performances mécaniques de pièces issues de fabrication additive sous sollicitations monotone (traction) et cycliques (fatigue en flexion alternée).Le second porte sur la mise au point d’un post-traitement duplex qui combine le traitement SMAT avec un traitement thermique, réalisé soit par lampes à infrarouge, soit par passage d’un courant électrique, et d’évaluer les effets de ce nouveau type de post-traitement sur les propriétés mécaniques de l’acier 316L SLM.L'impact du traitement SMAT sur l’état de surface, la résistance mécanique en traction et la tenue en fatigue de cet alliage s'est avéré très bénéfique. L’amélioration des propriétés mécaniques a cependant été accompagné d’une baisse de ductilité. Le nouveau post-traitement duplex (SMAT/TT) a quant à lui permis d'augmenter davantage la tenue mécanique des pièces, tout en limitant leur baisse de ductilité.

The objective of this PhD work is to focus on two points to propose improvements in the quality of 316L parts produced by Selective Laser Melting (SLM) AM technology.The first is to identify the effects of Surface Mechanical Attrition Treatment (SMAT) and heat treatments on the mechanical performance of additive manufacturing parts under monotonic (tensile) and cyclic (flexural bending fatigue) loading.The second is the development of a new duplex post-treatment that combines the SMAT with a heat treatment, using either infrared lamps or an electric current, and to evaluate the effects of this new post-treatment on the mechanical properties of a 316L SLM steel.The impact of SMAT on the surface quality, strength and fatigue life of this alloy was found to be very beneficial. However, this improvement in mechanical properties was accompanied by a decrease in ductility. The new duplex post-treatment (SMAT/TT) further increased the mechanical strength of the parts, while minimising the decrease in ductility induced by the SMAT alone.