Academic literature on the topic 'Alliages légers Aluminium'

L’usine UP2-400, première usine du site Orano la Hague, a réalisé le traitement des combustibles des réacteurs Uranium naturel graphite gaz (UNGG) de type UMo (alliage molybdène) et MoSnAI (alliage molybdène, étain et aluminium), de 1966 à 1985, ainsi que le traitement des combustibles usés des réacteurs de la filière eau légère (UOx). Du fait de ces caractéristiques chimiques, Orano a mis au point la vitrification des produits de fission en creuset froid. Le point sur cette haute technologie.

La dégradation des propriétés mécaniques à haute température est reliée principalement à la recristallisation et à la coalescence des précipités. La solution proposée pour éviter, ou limiter, ces phénomènes est de bloquer les joints de grains par des dispersoïdes et de durcir la matrice par de petits précipités stables thermiquement, dont les éléments sont peu solubles et diffusent lentement dans la matrice. Les métaux de transition et les terres rares vérifient ces conditions. L'amélioration des propriétés mécaniques passe par l'augmentation de fraction volumique des précipités, donc par une augmentation de la teneur en éléments d'addition. Compte tenu de leur faible solubilité dans la matrice il est nécessaire de recourir aux techniques de solidification rapide, en l'occurrence la pulvérisation centrifuge. L'alliage fondu est coulé sur une coupelle en rotation (30000 trs par minute), le film liquide se subdivise en fines gouttelettes (50-100 m de diamètre) qui se solidifient avant d'atteindre les parois de l'enceinte. La poudre obtenue est tamisée, dégazée, placée en conteneur et extrudée à chaud. Les propriétés mécaniques des produits obtenus sont mesurées dans l'état brut ou après des maintiens à différentes températures. Cette étude présente les résultats obtenus sur des alliages al-cr-xfe (%at) ou x vaut 0, 1 et 3. Les résultats obtenus seront discutés sur la base de l'évolution des microstructures avec les temps et températures de maintien

L'objectif de ce projet est d'étudier les transferts thermiques interfaciaux pendant la solidification des alliages légers dans les procédés de fonderie par gravité et sous pression. Pour cela, nous avons développé des méthodes expérimentales et des capteurs appropriés permettant d'effectuer les mesures de température dans le moule et en surface de la pièce pendant le remplissage et la solidification. Nous avons également enregistré les paramètres procédés sur une installation de fonderie sous pression particulièrement bien instrumentée. Pour la mesure de température de surface de la pièce coulée, nous avons adapté une technique pyrométrique utilisant un pyromètre et une fibre optique auxquels nous avons ajouté un crystal de saphir transparent dans la gamme de longueur d'onde du pyromètre. Ainsi, nous avons effectué plusieurs centaines de cycles pendant lesquels trois alliages ASG03, AS9U3 et AZ91D ont été coulés par ces deux procédés. Les mesures de température ont été exploitées par une méthode inverse pour évaluer le coefficient d'échange thermique et la densité de flux de chaleur à l'interface pièce/moule pour chaque cycle effectué. Les résultats obtenus ont été comparés entre les diverses conditions de coulée et avec les microstructures des pièces produites. Nous avons proposé deux modèles analytiques pour la Résistance Thermique de Contact (RTC) à l'interface liquide/solide pour les deux conditions de contact rencontrées dans les deux procédés étudiés. .
The present investigation is about the interfacial heat transfer during the solidification of light alloys in Gravity (GDC) and High Pressure (HPDC) Die Casting processes. The study consists of three principle fields, experimental, analytical and modelling. The Experimental activity involves measuring the temperature around the casting-die interface, in the mould and at the surface of the castings and other process parameters during die filling and solidification. For this purpose, suitable experimental methods and sensors have been developed. Particularly a pyrometric measurement method has been adapted to measure the casting surface temperature during its solidification. Hundredths of trials were performed using Al-7Si-0. 3Mg, A-9Si-3Cu and AZ91 D alloys during the two investigated processes. From the temperature measurements, interfacial heat transfer coefficient and heat flux density have been evaluated using an inverse method. The obtained results have been analysed with regards to the various process parameters and to the microstructure of the castings. .

On présente une étude expérimentale et théorique de l’amorçage et de la propagation de fissures par fluage dans l’alliage aluminium-cuivre 2219 à 150-200°C. L’application d’une «Approche Globale» s’appuyant sur la mécanique de la rupture élasto-viscoplastique conduit à faire appel à des paramètres de chargement tels K, J ou C*… afin de tenter d’établir d’éventuelles corrélations uniques avec les temps à amorçage et les vitesses de propagation de fissures. On démontre cependant que l’application des concepts de la mécanique de la rupture ne conduit pas à de telles corrélations pendant certains stages de la fissuration, ce qui en limite considérablement l’intérêt pratique. On a donc étendu à la fissuration par fluage la méthodologie de l’«Approche Locale» de la rupture. Cette dernière s’appuie sur la modélisation de l’endommagement, d’une part, et sur la connaissance des champs de contrainte et de déformation en pointe de fissure, d’autre part. On démontre clairement l’intérêt de l’approche locale, bien que son application exige la réalisation et la simulation par éléments finis d’essais supplémentaires, sur éprouvettes axisymétriques entaillées par exemple, afin d’identifier les lois multiaxiales de comportement et d’endommagement
An experimental and theoretical study of creep crack initiation and growth in 2219 aluminum-copper allow at 150-200°C is presented. The application of “Global Approach” methodologies based on elasto-viscoplastic fracture mechanics concepts has led to the introduction of load parameters such as K, J, C*… in order to establish eventual unique correlations with the times to initiation and the crack growth rates. These approaches are shown to be of very limited practical use since fracture mechanics cannot provide unique correlations in all the stages of creep cracking. “Local Approach” methodologies have thus been extended to creep cracking. These latter methodologies rely on damage models, on the one hand, and ion crack tip stress and strain fields, on the other hand. The application of local approach methodologies is clearly shown to be very promising, although additional tests and finite element simulations must be performed, on round notched specimens for example, in order to determine multiaxial constitutive and damage laws

Ce travail porte sur l'étude par simulation en champ de phase du vieillissement isotherme de trois alliages intermétalliques. Nous avons montré que les alliages Ni-Al "inverses", dans lesquels les précipités sont désordonnés et coexistent avec la matrice ordonnée, reproduisent le chemin cinétique des alliages Ni-Al "directs". Une étude statistique de l'alliage Al-Sc a montré que la théorie LSW ne reproduit pas la fonction de distribution de taille de particules sur les stades de coalescence avancés. Nos simulations montrent que la compétition entre les forces motrices chimique, élastique et l'énergie d'interface est à l'origine de la croissance en forme de "papillon" des précipités Al3Sc isolés. Enfin, nous avons adapté le modèle de champ de phase pour l'alliage ternaire Al-Zr-Sc afin de caractériser l'évolution de la composition des précipités Al3(Zr,Sc) durant la coalescence. Nos simulations reproduisent la structure coeur-coquille de ces précipités observée expérimentalement.

L’allègement des structures, et notamment des câbles électriques, est un enjeu majeur pour les industries aéronautique et ferroviaire, grandes consommatrices en ressources énergétiques. L’utilisation de nanotubes de carbone (NTC) comme renforts dans l’élaboration de matériaux composites à matrice aluminium est une solution prometteuse pour obtenir un matériau à propriétés améliorées. L’élaboration par métallurgie liquide en four à induction d’un matériau Al-NTC fait face à des challenges tels que l’intégration et la dispersion des NTC dans l’aluminium liquide. Une démarche par intégration d’échelles a été mise en œuvre avec des fibres et des nanofibres de fibres de carbone (NFC), et a permis d’identifier que la présence d’une interface cuivrée à la surface des renforts et un brassage mécanique sont les points clés pour favoriser le mouillage et la dispersion des NTC. Un matériau Al-NFC à propriétés mécaniques améliorées a été élaboré et la contribution du cuivre apporté par l’interface a pu être quantifiée. La contribution des NFC sur l’amélioration de la résistance élastique par rapport à l’aluminium de référence est de +44% avec des paramètres d’élaboration optimisés.Le comportement des NTC avec et sans interface cuivre dans l’aluminium liquide a été étudié selon des considérations thermodynamiques et cinétiques. Un modèle de croissance de carbures d’aluminium a ainsi pu être établi théoriquement et calibré expérimentalement avec une méthode de corrélation par intégration d’images. L’influence des NTC sur la germination hétérogène de l’aluminium a également été étudiée et une méthode permettant d’obtenir des éprouvettes à structure équiaxe fine a été déterminée
The lightening of structures, including electrical cables, is a major issue for aviation and rail industries, major consumers of energy resources. The use of carbon nanotubes (CNTs) as reinforcements in the preparation of composite materials with aluminum matrix is a promising solution to achieve improved properties in the material. The preparation by liquid metallurgy of an Al-CNT material with induction furnace processing is facing challenges such as the integration and dispersion of CNTs in liquid aluminum.A scales integration method has been implemented with fiber and carbon fiber nanofibres (NFC). It has allowed to identify that the presence of a copper interface at the surface of reinforcements and mechanical stirring are the key points to promote wetting and dispersion of CNTs. An Al-NFC composite material with improved mechanical properties was developed and the copper contribution provided by the interface could be quantified. NFC contribution to improving the elastic strength relative to the reference aluminum is + 44% with optimized elaboration parameters.The behavior of CNTs with and without copper interface in liquid aluminum has been studied using thermodynamic and kinetic considerations. An analytic model for aluminum carbide growth has been established theoretically and was experimentally calibrated with an integrate-pictures correlated method. The influence of CNTs on the heterogeneous nucleation of aluminum has also been studied and a method to obtain fine equiaxed structure has been determined

Combiner, dans une meme piece, les proprietes mecaniques des metaux ferreux a la legerete des alliages d'aluminium est tres interessant pour des applications automobiles. Dans ce cas, l'interface subira d'importantes contraintes, il devient alors necessaire de creer une liaison metallurgique entre les deux metaux. Ce travail traite donc de l'etude et de la realisation de ce type de piece par moulage en coquille par gravite. Apres un etat de l'art sur le sujet, l'etude de la reactivite chimique a ete effectuee afin de determiner le mecanisme et la cinetique de l'assemblage entre un substrat ferreux solide et un alliage aluminium-silicium liquide. Trois types d'experiences ont ete realisees. 1) les etudes de mouillages ont permis de definir les conditions favorables a l'initiation de l'interaction. 2) des couples semi-infinis ont ete utilises pour comprendre la reactivite du fer pur, d'un acier bas carbone et d'une fonte a graphite spheroidal sur des alliages d'aluminium ; ceci en faisant varier separement trois parametres : la teneur en si du metal liquide, le temps et la temperature de reaction. 3) l'etude cinetique est realisee par aluminiage au trempe (un alliage de fonderie tres courant est utilise: l'as7go, 3sb contenant 7% massique de si, 0,3% en masse de mg et 0,15% en poids de sb comme affinent). De petites plaquettes de metal ferreux sont immergees dans l'alliage fondu puis trempees a l'eau en moins de 1s. Quatre parametres d'immersion sont modules separement : la temperature de l'interaction, la duree de l'aluminiage, la teneur en fer du bain et l'agitation du metal liquide. Les resultats de ces etudes menees sur interfaces modeles ont permis de definir les conditions adequates a l'etablissement de la meilleure liaison metallurgique continue entre une matrice en as7go,3sb et une fonte gs. Une piece bimetallique a ete fabriquee avec succes par fonderie coquille gravite.

Ce travail vise à comprendre l'évolution de la texture cristallographique et l'anisotropie du comportement mécanique après laminage à chaud et traitements thermiques d'un Al-Cu-Li 2050 et d'un Al-Zn-Mg-Cu 7050, et expliquer leurs différences. La texture est analysée par EBSD et RX après des essais de compression plane à chaud et après des laminages à chaud industriels. L'anisotropie est étudiée sur des tôles fortes industrielles après différents détensionnements et dans différents états microstructuraux par des essais de traction à 0°, 45° et 90° par rapport à DL. Enfin, nous comparons nos mesures à des résultats simulés par des modèles de plasticité cristalline (modèles de Taylor). Il est montré que, déformés dans des conditions identiques, les deux alliages développent les mêmes textures de laminage jusqu'à une déformation de 2.6. La présence de 1% massique de Li n'est à priori pas responsable d'une texture particulière. En revanche la température de laminage, qui est généralement plus élevée pour les Al-Cu-Li que pour les Al-Zn-Mg-Cu, a un impact important aux grandes déformations, notamment en favorisant la composante Laiton {110}<112>. L'anisotropie d'une tôle laminée de 2050 est pour une large part due à la texture cristallographique. Elle augmente quand un détensionnement est effectué par traction dans la direction DL et diminue quand il est effectué à 45°/DL. La précipitation durcissante, composée de T1 Al2CuLi en forme de plaquettes sur les plans {111}Al, augmente la résistance de la direction préalablement tractionnée mais n'est pas responsable dans nos conditions expérimentales d'une forte aggravation de l'anisotropie. Dans le 7050, l'anisotropie diminue entre l'état mûri naturellement et l'état sur-revenu. La précipitation de sur-revenu du 7050 atténue l'effet de la texture cristallographique sur l'anisotropie et rend, en comparaison, le 2050 d'autant plus anisotrope.