Contribution à la modélisation du procédé de soudage par diffusion

A contribution to modelling of diffusion welding process

• Auteur / Autrice : Kévin Dugenie
• Direction : Laurent Briottet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MAT - Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 16/10/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LITEN / CEA Grenoble
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DTCH

Mots clés

Mots clés libres

Soudage diffusion

Choix de matériau

Modélisation

Diffusion welding

Choice of materials

Modelling

Résumé

Le soudage diffusion est un procédé d'assemblage à l'état solide de pièces sous l'effet d'une pression appliquée à haute température. De nombreux mécanismes interviennent dans la formation et l'évolution des interfaces, qu'il s'agisse de ceux relatifs à la fermeture des pores, à l'évolution de la physico chimie des surfaces ou aux changements microstructuraux qui affectent l'ensemble du matériau. Certains mécanismes sont insuffisamment décrits dans la littérature voire pas du tout évoqués. L'objectif de la thèse est d'identifier ces mécanismes, de les étudier et de les décrire afin de proposer des éléments de modélisation du procédé. Pour cela, on définira un matériau idéal d'étude et on approvisionnera une nuance qui s'en approche au mieux. On concevra des essais de soudage diffusion par Compression Isostatique à Chaud spécifiquement dédiés à l'étude de l'influence d'une caractéristique précise du matériau (taille de grain, écrouissage, rugosité…) et du cycle d'assemblage. L'objectif est ici d'exacerber un ou plusieurs mécanismes pour mieux les appréhender. L'utilisation d'essais interrompus à différents degrés d'avancement permettra de visualiser la formation du joint. La caractérisation portera sur la microstructure et les propriétés mécaniques. Les résultats obtenus seront utilisés pour une première approche d'un modèle complet du procédé. Corollairement, on vise à une amélioration des performances du procédé et de sa maîtrise par le choix du matériau et des paramètres procédé.

Diffusion welding is a solid state welding process that involves simultaneous heating and pressurizing of parts. Numerous physical processes take place during the formation of interfaces and their evolution, from those responsible from pore closure to physico chemical changes of the surface and to global microstructural evolution. Some mechanisms are described in the littérature, though incompletely, some other mechanisms are not described at all. The overall objective of the study is to identify these mechanisms, study them and give them a physical description, in order to propose process model items. To achieve this, a material with ideal suitability to diffusion welding will be defined and supplied. Diffusion welding experiments using Hot Isostatic Pressing will be made, aiming at emphasizing the effect of a specific feature of the material (such like grain size, hardening, roughness) or the welding cycle. The objective is to hightlight a selected mechanism, thereby providing a deeper insight on it. The use of interrupted tests will allow to gather information on the formation of the joint. Characterisation will concern joint microstructure and mechanical properties. The results will be used for a first attempt of a complete model of diffusion welding. The study aims also at improving the process performance and control, both through the choice of a suitable material and adequate process parameters.