Academic literature on the topic 'Durcissement precipitation'

La precipitation du cuivre est responsable en partie du durcissement des aciers de cuve sous irradiation neutronique a 300c. Afin de preciser les mecanismes de precipitation du cuivre, nous avons etudie des alliages modeles ferritiques binaires fecu et ternaires. Ces materiaux ont ete soit irradies avec des electrons de 2,5mev d'energie a differentes temperatures comprises entre 175 et 360c, soit vieillis thermiquement a 500c. Les techniques experimentales utilisees sont des mesures de resistivite electrique in situ, la diffusion de neutrons aux petits angles et des mesures de microdurete vickers. Nous avons montre la similitude de la precipitation du cuivre sous vieillissement thermique a 500c et sous irradiation a 300c dans fecu1,34%. Par contre, nous avons constate que l'irradiation induit un durcissement supplementaire certainement du a des amas de defauts ponctuels. Quant aux alliages ternaires, nous observons que la presence d'un troisieme element (mn, ni, cr, p) n'a pas d'effet significatif sur la precipitation du cuivre sous irradiation a 300c. Pour interpreter les resultats obtenus sur l'alliage binaire fecu1,34%, nous avons employe un modele de dynamique d'amas. Pour reproduire l'ensemble des donnees, il faut supposer que la precipitation est heterogene et qu'elle est controlee par la vitesse de reaction a l'interface pour les petites tailles d'amas. Par ailleurs une etude de diffusion de neutrons aux petits angles sur des aciers industriels irradies aux neutrons ou aux electrons a montre l'existence, dans ces materiaux, d'amas de taille nanometrique ne contenant pas necessairement du cuivre

L'alliage AA2198 est un alliage à durcissement structural qui est principalement utilisé pour des applications aéronautiques. La phase anisotrope T1 - Al2LiCu est la principale phase durcissante dans ce système. L'objectif de cette étude est de comprendre les mécanismes de durcissement, en termes d'interaction dislocations/précipités, associés à la phase T1 qui précipite sous forme de plaquettes. La première étape consiste au développement d'une méthode de caractérisation adaptée à la phase T1 (caractérisation du diamètre, de l'épaisseur et de la fraction volumique des plaquettes). Le traitement thermomécanique est ajusté afin de varier les paramètres de la phase T1 de manière indépendante et la limite d'élasticité est systématiquement mesuré ce qui permet de mieux comprendre le lien entre la microstructure de T1 et la limite d'élasticité. La base de données expérimentale qui est générée permet de tester et d'améliorer les modèles de limite d'élasticité existants. Une approche énergétique du mécanisme de cisaillement permet de modéliser de manière précise la limite d'élasticité pour un grand nombre de microstructures. Le mécanisme de cisaillement permet d'expliquer la décroissance en limite d'élasticité après le pic de durcissement. L'observation des phénomènes de plasticité associés à la phase T1, par l'étude des bandes cisaillements et du comportement en écrouissage, est la dernière étape de ce travail. L'ensemble des résultats permet d'identifier une transition cisaillement/contournement qui intervient longtemps après le pic de durcissement
The age-hardening AA2198 alloy is mainly used in aeronautic applications. The anisotropic T1 - Al2LiCu phase gives the main contribution to strengthening in this system. The main objective of this study is to understand the strengthening mechanisms in terms of interactions between the dislocations and the T1 plate-like precipitates. The first step consists in the development of a characterization procedure adapted to the T1 phase (characterization of the diameter, thickness and volume fraction of the T1 plates). The thermo-mechanical treatment is adapted in order to vary the T1 parameters independently and the yield strength evolution is systematically measured and that permits the investigation of the relationship between the T1 microstructure and the yield strength variations. The experimental data base that is generated allows testing and improving the existing yield strength models. An energetic approach of the shearing mechanisms is used to model precisely the yield strength evolution for a high number of microstructures. The decrease in yield strength after the peak is solely explained by invoking the shearing mechanism. The investigation of the plasticity phenomenon associated to the T1 phase, with the study of the shear bands and of the work hardening behavior, is the last step of this work. A shearing-to-by-passing transition is found to occur for long-over ageing times

Le friction stir welding (FSW) est un procédé de soudage inventé en 1991 par l'institut de soudure anglais, le TWI. Celui-ci suscite un vif intérêt de la part de l'industrie aéronautique par sa capacité de souder les alliages d'aluminium de la série 2XXX et 7XXX, à durcissement structural, réputés pratiquement insoudables. Ce procédé étant relativement récent, il fait encore sujet de recherches actives. Ce travail a pour objectif de prévoir le profil de dureté d'un joint soudé par FSW d'un alliage d'aluminium, le 2024 T3. Cet alliage étant à durcissement structural, il est nécessaire de prévoir l'influence de la température sur l'évolution de la précipitation au cours du procédé pour en déduire sa limite d'élasticité. L'estimation du champ de température durant le régime stationnaire du procédé s'appuie sur des travaux internes au centre SMS. La prévision de la précipitation au cours du soudage est effectuée à l'aide de deux modèles. Le premier modèle, à base d'équivalence temps–températures, est une proposition d'extension aux alliages d'aluminium sous-revenu du modèle de Myhr & Grong (1991) établi dans le cas des alliages d'aluminium sur-revenu. Le deuxième modèle s'appuie sur une discrétisation de la distribution des rayons des précipités, suivant le schéma numérique de Kampmann et Wagner (1983), pour calculer ensuite son évolution. Bien que le premier modèle permette de prévoir l'évolution de la dureté au cours de recuits isothermes, les profils de dureté simulés ne sont pas en accord avec les profils expérimentaux. Seul le deuxième modèle permet une prévision raisonnable de la microstructure, en accord avec les mesures réalisées dans la thèse de Genevois (2004), et des profils de dureté proches des résultats expérimentaux. Finalement, une expression analytique en fonction des paramètres microstructuraux du flux de chaleur lors d'un essai de calorimétrie différentielle (DSC) a été établie. Celle-ci donne la possibilité de simuler un essai de DSC, et de vérifier ainsi la cohérence entre les grandeurs thermodynamiques et cinétiques introduites dans le deuxième modèle de précipitation.

Les alliages Al-Mg-Si-(Cu) de la série 6016 sont utilisés sous forme de tôles pour
la réalisation d'ouvrants dans l'industrie automobile. Leur particularité est de pouvoir
être durcis durant la cuisson des peintures (typiquement 30 minutes à 185°C). Ce phénomène
s'explique par un durcissement structural : le traitement thermique de cuisson des
peintures appliqué à une solution solide sursaturée active la diffusion des solutés et la précipitation
de phases métastables plus ou moins cohérentes avec la matrice d'aluminium
qui vont ralentir le mouvement des dislocations.
Ces différentes phases métastables ont des tailles extrêmement petites (parfois inférieures
à 1nm), ce qui les rend difficiles à analyser autrement qu'en sonde atomique tomographique.
Une attention toute particulière a été apportée au développement de nouvelles
techniques d'interprétation et de traitement des données afin de faire reculer les limites de
l'instrument.
Grâce à la sonde atomique, parfois couplée au microscope électronique en transmission,
les mécanismes de précipitation de la phase beta" ont été mieux compris. En particulier,
nous avons montré qu'un traitement de prérevenu à 90°C appliqué avant le revenu rendait
ce dernier plus efficace par la formation d'amas diffus de Mg et de Si qui augmentent la
densité numérique d'objets durcissants (amas +beta"). La présence d'aluminium dans les
précipités a été démontrée.
L'effet du prérevenu sur la corrélation entre les atomes durant les tout premiers stades
de décomposition a été étudié directement par le calcul de fonctions partielles de corrélation
de paires. Cette méthode a également permis de suggérer un scénario expliquant le
durcissement pendant le stockage à l'ambiante par la formation d'atmosphères de solutés
autour des dislocations, ralentissant ainsi leur mouvement.

Les exigences des clients du secteur aéronautique imposent aux entreprises de prendre en compte pour le dimensionnement les effets de la température sur toute la durée de vie du produit. Cependant, aucune loi ne permet actuellement de prévoir l’impact du vieillissement thermique sur le comportement des matériaux. Ce travail a pour objectif de comprendre le mécanisme de vieillissement thermique des alliages d’aluminium et son impact sur les propriétés mécaniques, mais surtout d’acquérir un outil performant capable d’obtenir rapidement des données matériaux après vieillissement.Au cours de cette étude, de nombreuses analyses microstructurales et mécaniques ont été réalisées sur trois alliages d’aluminium à durcissement structural. Différentes combinaisons temps-température de vieillissement ont été testées afin de disposer d’une large base de données sur ces matériaux (caractéristiques mécaniques statiques Rm, Rp0,2 et dureté et tailles des précipités durcissants). Ces données ont ensuite été compilées dans un modèle de vieillissement basé sur les théories classiques de durcissement structural, de croissance et de coalescence des précipités.Le modèle de vieillissement créé répond au besoin initial et prédit de façon conservative le comportement mécanique des alliages ayant subi un vieillissement thermique isotherme. Des axes d’amélioration sont envisagés pour ce modèle évolutif, comme l’intégration de la prévision du comportement en fatigue ainsi que le traitement de cas anisothermes pour une représentation plus réelle des conditions de service des pièces aéronautiques
In aeronautics, customers ask companies to consider the effects of temperature over the entire life of the product in structural requirements. Indeed, aircraft parts are demanded to last longer (up to 90 000 hours) and operate at higher temperatures (up to 250°C). No laws enable to predict the impact of thermal ageing on materials behavior. Current practices are to perform mechanical testing after ageing in ovens at various temperatures, but they are expensive and incompatible with the development schedules. This work aims to understand the thermal aging mechanism of aluminum alloys and its impact on mechanical properties, but especially to acquire a powerful tool able to quickly obtain material data after aging.During this study, many microstructural and mechanical analyses were conducted on three precipitation hardened aluminum alloys. Different combinations of aging time and temperature were tested to get a large database of these materials (static mechanical characteristics Rm, Rp0,2 and hardness and sizes of hardening precipitates). These data were then compiled into a computing aging model based on the classical theories of precipitation hardening, growth and coarsening of precipitates.The created aging model responds to the initial need and can conservatively predict the mechanical behavior of aluminum alloys under isothermal aging. Improvement areas are considered for this evolutionary model, such as the integration of fatigue behavior prediction and the inclusion of thermal cycles for a more realistic representation of service conditions of aircraft parts

Caracterisation du comportement en fissuration par fatigue au voisinage du seuil de non-propagation dans l'alliage al-2,5li-1,4cu-0,7 mg dans trois conditions de revenu, soumis a des essais de seuil sous vide et a l'air pour des rapports de charge variant de 0,01 a 0,8. Comparaison avec des alliages d'aluminium conventionnels. Determination a partir de cette comparaison du mecanisme de glissement planaire induit par la precipitation durcissante delta ' dans l'alliage 8090. Analyse des differences de comportement en tenant compte des effets de fermeture et des interactions microstructure-environnement. Etude du comportement en fatigue des alliages binaires al-li de haute purete mono et polycristallins

L'amélioration des propriétés mécaniques dans les alliages du système Fer-Silicium-Titane grâce à l'introduction d'une précipitation nanométrique a été démontrée dans la littérature. La haute valeur de limite d'élasticité qui peut être atteinte dans ces aciers en fait de bons candidats pour des applications dans l'élaboration de structures automobiles. Dans ce contexte, cette étude a pour objectif de caractériser et comprendre la séquence et la cinétique de précipitation dans ces alliages, ainsi que les relations entre microstructure de précipitation et propriétés mécaniques, dans une démarche de conception d'alliages optimisée. La démarche utilisée a tout d'abord consisté en une caractérisation multi-échelle de la précipitation par diffusion des neutrons aux petits angles, microscopie électronique en transmission et sonde atomique tomographique, qui a permis d'aboutir à une description précise de la structure, composition, taille et fraction volumique des précipités, qui ont ensuite été reproduites par modélisation. Dans un deuxième temps, les tests mécaniques réalisés à température ambiante ont révélé un fort potentiel durcissant, qui dépend du temps et de la température de vieillissement. Des modèles à base physique pour la limite d'élasticité et le taux d'écrouissage (tenant compte des contributions isotropes et cinématiques) ont été appliqués pour décrire les courbes de traction mesurées. Ceux-ci ont permis d'aboutir à une bonne compréhension des relations entre microstructures et propriétés dans le système Fe-Si-Ti.

Dans le domaine aéronautique, le soudage par friction-malaxage (FSW – Friction Stir Welding) apparait comme un procédé innovant d’assemblage des fuselages, allégeant la structure avion en remplaçant la technique actuelle de rivetage. La simulation numérique est un support permettant de mieux comprendre et maîtriser ce procédé. L’alliage d’aluminium étudié dans ce projet est de type AA2024-T3 et tire principalement ses propriétés du durcissement structural. Modéliser l’évolution de la précipitation s’avère essentiel pour définir les propriétés finales de la soudure. Le modèle choisi doit prendre en considération les familles de précipités formés et les processus de germination, croissance et coalescence. Il doit être précis, robuste et rapide pour être applicable au procédé FSW. Un modèle de classe couplé à des calculs d’équilibre thermodynamiques a été choisi dans cette étude. Pour définir la cinétique de croissance d’un précipité, une cinétique de croissance initialement établie pour un alliage binaire a été étendue à un alliage multicomposé. Connaissant la distribution en taille des familles de précipités, les propriétés mécaniques sont définies selon un modèle empirique. La calibration anisotherme a été réalisée via un essai de DSC où signaux expérimentaux et simulés ont été comparés pour déterminer la teneur initiale des phases en présence et définir les paramètres matériaux de l’alliage. L’essai isotherme a établi le lien entre état de précipitation et propriétés mécaniques résultantes. Le modèle est appliqué à la simulation des évolutions microstructurales au cours d’une soudure FSW afin de prédire les propriétés finales du joint soudé. Les évolutions thermiques sont déterminées via l’utilisation d’un modèle macroscopique développé parallèlement dans une thèse, également portée par la Chaire Daher. Les données numériques obtenues sont comparées à des expériences instrumentées, montrant une bonne estimation des duretés. Les profils expérimentaux sont retrouvés, de même que les caractéristiques des différents domaines, validant l’approche et sa capacité à simuler efficacement les évolutions des processus de précipitation
In the aeronautic industry, the friction stir welding (FSW) process is seen as an interesting option to lighten aircraft structure by replacing the standard riveting technology used to join parts. Numerical simulation is chosen to improve understanding of the different mechanisms occurring during FSW. The aluminum alloy studied is an AA2024-T3 grade. Its mechanical properties mainly derive from structural hardening mechanisms. An accurate model of precipitate evolution is essential to define hardness profile of the weld. The chosen simulation has to be robust and time-efficient in order to be suitable for the FSW process modeling. It must consider the two families of precipitates (GPB zones and S phase) and model nucleation, growth and coarsening phenomena. A PSD model is chosen and coupled with thermodynamic equilibrium calculations. To define the growth kinetics of precipitates, an exact analytical solution is extended to a multi-component alloy. Knowing the distribution of precipitates size, the mechanical properties are defined based on an empirical model. The amount and properties of phases are initialized through non-isothermal DSC calibration and comparison between experimental heat flux and simulated one. Isothermal test is selected to establish the link between precipitation state and mechanical properties. The model is applied to the simulation of microstructural evolution in FSW in order to predict the final properties of the weld. Thermal changes are determined through the use of a macroscopic model developed during a twin project within the Chair Daher. Numerical results are compared with instrumented experiments and show a good estimate of hardness. The experimental profiles are found, as well as the characteristics of the different areas. This validates the approach and its efficiency to simulate the evolution of the precipitation process

Pour fabriquer le caisson-coeur du futur réacteur expérimental Jules Horowitz (RJH), un assemblage de viroles est effectué à l'aide d'un procédé haute énergie : le soudage par faisceau d'électrons (FE). L'aluminium 6061-T6 qui a été choisi pour la fabrication de ces viroles est un alliage à durcissement structural, ce qui signifie que ses propriétés mécaniques sont très fortement dépendantes de son état de précipitation. Lors du soudage des viroles, l'état microstructural du matériau est affecté : on assiste notamment à une dégradation de l'état fin de précipitation (T6). Les conséquences de cette dégradation microstructurale sont diverses. Notamment, l'évolution de l'état de précipitation au cours du soudage engendre une variation du comportement mécanique et impactera donc la distribution des contraintes résiduelles. De plus, les propriétés mécaniques en service à proximité du joint soudé seront grandement modifiées, on assiste par exemple à une chute de la limite d'élasticité. Dans ce travail, des essais cycliques ont été effectués après des chargements thermiques représentatifs d'une opération de soudage mais aussi pendant des essais isothermes. L'analyse de ces résultats et la confrontation à des mesures de Diffusion de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) et de Microscopie Electronique en Transmission (MET) permettent de comprendre les effets de la précipitation sur la loi de comportement de l'alliage. Afin de prédire les évolutions microstructurales et mécaniques dans l'alliage 6061, un logiciel de précipitation a été implémenté et couplé à un modèle élastoplastique à base physique. Les résultats obtenus permettent de représenter la grande variété de comportement observé lors de la campagne expérimentale. Un couplage entre simulation éléments finis thermique et précipitation a été effectué et permet d'ouvrir des perspectives de simulations plus physiques pour ce type d'alliage
In order to assemble the pressure vessel of experimental Reactor Jules Horowitz (RJH) of France in the future, the electron beam welding process will be used. Several ferrules in a 6061-T6 age hardening aluminum alloy are used for manufacturing this vessel. The fine precipitation state (T6) is affected significantly by the electron beam welding process. Consequently, this microstructural degradation leads to an evolution of the mechanical behaviour and thus will affect the distribution of residual stresses. Moreover, the mechanical properties of the weld joint at ambiant temperature can be modified, such as the yield stress that may drop from 280 MPa to 55 MPa. In this work, cyclic tensile tests have been performed after anisothermal histories representative of welding and during isothermal treatments. The analysis of these results is compared with Small Angles Neutrons Scattering (SANS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) characterizations that allow to understand the effect of the precipitation on the material behaviour. To predict the microstructural evolutions in the 6061 structure, a precipitation model has been developped. The precipitation software "PreciSo" coupled with a Finite Element thermal simulations and elastoplastic models allows to open new prospectives in the physical-based simulations domain

Bien que l'acier CX ait attiré l'attention, une recherche systématique sur l'acier CX fondu au laser sélectif (SLM) fait encore défaut. Cette étude vise à combler cette lacune de recherche en se concentrant sur la conception des matériaux, la fabrication, les macro/microstructures, le post-traitement et les propriétés des matériaux de l'acier SLM CX. Pour explorer l'effet des paramètres SLM et du post-traitement sur les macro/microstructures de l'acier CX, une étude sur les caractéristiques de microstructure et les propriétés des matériaux de l'acier SLM CX a été menée. Avec une densité d'énergie optimale, des échantillons d'acier SLM CX avec une bonne rugosité de surface et une densité relative élevée peuvent être obtenus. Pour améliorer les performances globales de l'acier SLM CX, une étude a été réalisée sur les composites d'acier SLM TiC/CX sous différentes teneurs en carbure de titane. De l'acier SLM 10% en poids TiC/CX presque entièrement dense avec une bonne rugosité de surface peut être obtenu. Deux types de méthodes de modification de surface ont été appliqués afin d'améliorer la qualité de surface de l'acier SLM CX. Des revêtements haute performance LC 5% en poids WC/NiCrBSi-WC avec une dureté élevée et une bonne résistance à l'usure ont été fabriqués sur l'acier SLM CX via la technologie de revêtement laser. De plus, une méthode de traitement d'usure mécanique de surface a été utilisée pour améliorer les propriétés de surface de l'acier SLM CX. En bref, ce travail sera utile pour des recherches ultérieures sur l'acier SLM CX
Although CX steel has gained considerable attentions, a systematic research on the selective laser melted (SLM) CX steel is still lacking. For this reason, this study aims to fill this research gap by focusing on the material design, manufacturing process, microstructural evolution, post-processing methods and material properties of the SLM CX steel. Aiming to explore the effect of SLM process parameters and post-processing methods on the microstructure and properties of the CX steel, a systematic study on the microstructural evolution and material properties of the SLM CX steel was conducted. Under optimal linear density, SLM CX steel samples with good surface roughness and high relative density can be fabricated. In order to further improve the overall performance of the SLM CX steel, a thorough study was carried out on the SLM TiC/CX steel composites under different titanium carbide contents. Nearly full dense SLM 10wt.% TiC/CX steel with favorable surface roughness can be attained. Two types of surface modification methods were applied so as to ameliorate the surface quality of the SLM CX steel. High-performance LC 5wt.% WC/NiCrBSi-WC coatings with ultra-high hardness and exceptional wear resistance were successfully manufactured on the SLM CX steel via LC technology. Additionally, an advanced surface mechanical attrition treatment method was utilized to enhance the surface properties of the SLM CX steel. In short, this work will be useful for further research of the SLM CX steel