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Endommagement et comportement mécanique

Fragilisation par métal liquide (LME)

Fragilisation intro 200pxP. Paillard

Au cours des opérations de soudage, il peut se produire des endommagements dans les matériaux qui peuvent rendre les pièces non utilisables. Nous avons une expertise concernant l’endommagement des matériaux métalliques au cours de leur mise en forme particulièrement dans le cas de la mise en forme par soudage. Nos études visent à comprendre les phénomènes inhérents à l’apparition de ces défauts et de proposés des solutions à nos partenaires industrielles. Ces solutions peuvent être soit d’ordre métallurgique soit des actions sur le procédé de soudage.

Caractérisation des matériaux métalliques

visuel test01E. Bertrand, L. Couturier, P. Paillard

Une très grande part des matériaux métalliques utilisés dans nos sociétés est destinée à des applications structurales. Il est donc important d’être capable d’évaluer les propriétés de ces matériaux de structures (souvent mécaniques) ainsi que de pouvoir les maîtriser suffisamment pour nous permettre de fabriquer des matériaux sur-mesures pour certaines applications (ajustement des propriétés du matériau aux propriétés nécessaires à l’application). Ce contrôle des propriétés est possible en ajustant la microstructure du matériau sur diverses échelles de taille, du millimètre à l’échelle atomique, qu’il convient donc également de pouvoir caractériser. Notre équipe est équipée pour pouvoir fournir ces deux types de caractérisation (microstructurale et mécanique) des matériaux métalliques les plus complètes possibles.

Mots-clés : Caractérisation, Microstructure, Propriétés mécaniques, Alliages métalliques, Transformation de phases

Microstructure de fonderie

visuel test01P. Paillard, E. Bertrand, L. Couturier

Dans le cadre d’une thèse CIFRE (thèse de Quentin BOYADJIAN) avec une fonderie sur l’influence de la composition d’un alliage, ici alliages Plomb – Antimoine, nous avons étudié les évolutions de microstructures en lien avec la composition de l’alliage (Figure 1a). De plus, nous avons suivi l’évolution des propriétés mécaniques des alliages au cours du temps. En effet, les alliages de plomb ont la fâcheuse tendance à évoluer au cours du temps, même à la température ambiante du fait de modification microstructurale entrainant des modifications des propriétés mécaniques plus ou moins marquées en fonction des alliages (Figure 1b).

Contraintes déformation

Contrainte 200pxP. Paillard, L. Couturier

Au cours des opérations de soudage et de fabrication additive métallique, il peut se produire des déformations des assemblages et des pièces. Dans le cas du soudage, on vient généralement brider les pièces ce qui diminue les déformations mais engendre des contraintes dans les matériaux. Ces deux phénomènes sont dus aux cycles thermiques que subissent les assemblages et les pièces. Afin de diminuer au maximum les déformations et les contraintes, il convient de les quantifier et de connaitre les paramètres prépondérants les influençant afin de mettre en place des stratégies de diminution de ces phénomènes. Pour cela nous mettons en placeavons des approches expérimentales et numériques.

Mots-clés : Soudage, Fabrication Additive Métallique, Contraintes résiduelles, Déformations

Modélisation de la transformation martensitique dans les alliages de titane

Martensite 200pixF. Tancret, E. Bertrand

Contrôler, par la composition, la transformation martensitique dans les alliages de titane permettrait de concevoir des matériaux au comportement « TRIP », superélastique ou à mémoire de forme. L’occurrence de cette transformation, sous trempe ou sous déformation, restait mal comprise ou faisait appel à des hypothèses controversées. La conception d’alliages faisait quant à elle largement usage de règles empiriques sans réel fondement physique. Dans le cadre de la thèse de Madeleine Bignon (2020), deux nouvelles théories ont été proposées pour prédire, en fonction de la composition, l’occurrence de la transformation martensitique sous trempe ou sous déformation dans les alliages de titane. Les modèles développés permettent notamment de concevoir des alliages TRIP aux propriétés optimisées.

Mécanismes de déformation d’alliages de titane β-métastables

deformation TiE. Bertrand

Les alliages de titane β métastables sont sujets à de nombreux mécanismes de déformation : transformation martensitique sous contrainte ou sous déformation, maclage, glissement de dislocations qui sont à l’origine de propriétés mécaniques uniques (superélasticité, mémoire de forme, alliages TRIP/TWIP).
L’activation des mécanismes de déformation est caractérisée par diffraction en synchrotron, EBSD et MET pendant et après des essais de traction. Elle est corrélée à des modèles cristallographiques basés sur le facteur de Schmid.

Mots-clés : Microstructure des alliages de titane, EBSD, facteur de Schmid

Activation du soudage

Soudage A-TIG et A-LASER

Depuis un certain nombre d’années nous développons au sein de notre équipe des recherches sur l’effet de flux activants sur la forme des cordons de soudures mais aussi sur l’augmentation de productivité sur des procédés connus comme étant peu productifs comme le soudage TIG. En effet, l’ajout de flux activant avant l’opération de soudage permet par exemple pour une soudure TIG sur acier inoxydable d’augmenter l’épaisseur maximale soudable de 3 mm à pratiquement 10 mm. Nous avons montré qu’il y avait 3 phénomènes qui entraient en jeux lors du soudage activé : l’inversion des courants de convection dans le métal liquide (Figure 1), l’augmentation de la température de l’arc électrique ainsi qu’une constriction de ce dernier. Afin de découpler les phénomènes de mécanique des fluides et ceux liés à l’arc électrique (électromagnétisme, forces de Lorentz, constriction de l’arc et élévation de sa température), nous avons développé des études sur l’effet des flux activants en soudage Laser (Figure 2).

 

Relation microstructure – propriétés d’emploi

Soudage Laser Hybride

Le soudage laser hybride est un procédé de soudage qui permet d’allier les performances de chacun des procédés afin de minimiser leurs désavantages respectifs. La Figure 1 indique la différence entre du laser hybride MAG classique et le laser hybride multicathodes MAG.

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