Établissement des structures et contraintes dans les procédés d'élaboration additive hybride

par Ilia Ushakov

Projet de thèse en Science des Matériaux

Sous la direction de Dominique Daloz.

Thèses en préparation à l'Université de Lorraine , dans le cadre de C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE , en partenariat avec IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR (laboratoire) depuis le 07-02-2019 .


  • Résumé

    L'augmentation de la productivité en élaboration additive passe par des techniques couplées de dépôt alliant procédés à grande vitesse et procédés de finition pour lesquels une précision dimensionnelle accrue peut être réalisée en changeant de mode d'élaboration (par exemple dépôt de fil/ dépôt de poudre). Ces modifications de conditions d'élaboration conduisent à la formation de zones mixtes – « zones de recouvrements » dont les propriétés doivent à minima être équivalentes aux propriétés de la plus faible des deux modes d'élaboration. Le travail de thèse s'attachera à mettre en évidence les mécanismes élémentaires d'établissement des structures et ségrégation et des défauts (porosité, crique à chaud) et leur relation avec l'établissement des contraintes résiduelles. Trois familles d'alliages seront étudiées : un alliage de base titane, un acier inox et un inconel. Dans un premier temps chacun des procédés séparément sera caractérisé et optimisé en terme de sélection de structure, en tenant compte des paramètres tels que dépôt d'énergie, vitesse, taux de recouvrement en s'attachant à décrire finement les étapes de refusion/resolidification et sélection de grains. Le lien entre le recensement des défauts, la texturation, l'établissement des contraintes internes et les propriétés mécaniques statiques sera effectué avec pour objectif de déterminer une plage de paramétrie de procédés satisfaisante en vue des dépôts hybrides. La méthodologie développée sera ensuite appliquée à la zone de transition pour à terme être à même de proposer un modèle prédictif conduisant à améliorer la robustesse du procédé d'élaboration hybride.

  • Titre traduit

    Establishment of structures and stresses in hybrid additive manufacturing processes


  • Résumé

    Productivity increase in additive manufacturing go through techniques coupled with deposition at high rate and finishing with high dimensional precision that can be realized by changing the mode (wire or powder deposition). These changes of deposition conditions lead to mixed zones formation - 'recovery zones' which properties have to be minimum equivalent to the weakest properties of two modes of deposition. This PhD work firstly will concentrate on studying of elementary mechanismes of structure and segregation formation, as well as its defects (porosity, heat crack resistance) and theirs relation with the residual stresses. Three types of alloys will be studied: titanium alloy, stainless steel and inconel. For the first time each process will be studied separately and optimized in terms of microstructure selection taking in account the parameters, such as energy input, speed, recovery zones in order to describe precisely remelting/resolidification steps and grains selection. Link between the identification of defects, texture formation, stresses formation and mechanical properties will be determined with an objective to establish a process windows for hybrid deposits. Developed methodology will be applied to the transition zone in order to propose the predictive model that can ameliorate robustness of hybrid deposition process.