Transformations de phases et mécanismes de déformation dans les alliages de titane bêta

par Angela-Maria Nicotra-Barbe

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Marie-Jeanne Philippe.

Soutenue en 1996

à Metz .


  • Résumé

    L'un des objectifs de cette thèse a été de définir un alliage de titane bêta qui présente une bonne adéquation entre limite élastique et ductilité. Aussi les paramètres qu'il faut maitriser pour obtenir les caractéristiques mécaniques recherchées sont la composition et la taille de grain. Les caractéristiques mécaniques de ces alliages sont influencées par les mécanismes de déformation (glissement, maclage, et transformations de phases induites sous contrainte). Ces mécanismes dépendent de la composition chimique et donc de la stabilité de la phase bêta. Les alliages métastables qui se déforment par maclage présentent un allongement important et une limite d'élasticité basse. Les alliages stables qui se déforment par glissement ont par contre un allongement faible et une limite d'élasticité élevée. L'alliage idéal devrait donc, au début de la déformation, se déformer par glissement, puis ensuite par maclage. Pour deux compositions particulières, l'une de référence (Ti-20v) et l'autre proche de la composition souhaitée (Ti-20v-5Al), nous avons effectué des traitements thermomécaniques pour obtenir des tailles de grains différentes. L'influence des microstructures sur les mécanismes de déformation a été analysée. Pendant la déformation plastique, l'alliage Ti-20v se déforme par maclage de type 332 <113>. De plus, la phase s (phase induite sous contrainte) et du glissement, essentiellement de type 110 <111>, apparaissent lors de la déformation. Le maclage intervient dès le début de la déformation dans tous les cas sauf lorsque la taille de grain est inférieure à 40 microns. Dans ce cas, sa participation est réduite. Le maclage apparait d'autant plus facilement que la vitesse de déformation est grande et que la taille de grain est importante. La modélisation de l'évolution de texture lors du laminage permet de reproduire l'évolution expérimentale qui fait apparaitre différentes composantes majeures. La présence de ces composantes est due à la participation majoritaire du glissement 110 <111>. Pour l'alliage Ti-20v-5Al en statique, le mécanisme de déformation actif est le glissement. Dans les premiers pour cent de la déformation, seul un plan est activé. En utilisant un modèle de plasticité, nous avons pu reproduire l'évolution de texture expérimentale lors du laminage et obtenir les composantes majeures de la texture seulement en utilisant majoritairement du glissement 112 <111>. La comparaison entre les différents alliages a permis de déterminer l'alliage et la microstructure dont les caractéristiques mécaniques seront optimisées. Les raisons de ce choix sont discutées a la lumière des résultats des études microstructurales et de la modélisation du comportement

  • Titre traduit

    Phase transformation and deformation mechanisms in titanium beta alloys


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The aim of this Phd was to design a Ti-bêta alloy that would have a good Y. S/ductility balance. The mechanical properties of these alloys depend on their deformation mechanisms (glide system, twinning, stress induced phase transformation) and the parameters to be controled are the chemical composition and the grain size metastable alloys that deform essentially by twinning show low yield strength and large elongation. On the contrary, stable alloys deform by gliding and are characterised by higher Y. S. And smaller elongation. The ideal alloy should therefore start deformation by glide and later in the deformation, activate twinning. For two specific chemical compositions, Ti-20V and Ti-20V-5Al, we have carried out thermomechanical heat-treatments to obtain different grain sizes. The influence of the microstructure on the deformation mechanisms has been studied. During plastic deformation, the Ti-20V alloy deforms by 332 <113> twinning. In addition, stress induced [omega] s transformation and 110 <111> glide are also involved in the deformation. Twinning is always activated first, except when the grain size lower than 40[mu]m. In this case, its contribution to the deformation is limited. Twinning occurs more easily for sufficiently large grain sizes and high deformations rates. Modeling of the texture evolution during rolling allowed us to verify these observations through the analysis of the main texture componenets. The presence of these components can be associated to 110 <111> glide. For the Ti-20V-5Al loaded in a static deformation mode, only glide was activated. During the first percentage of strain, only one glide system is actived. Using a plasticity model, we have shown that the main texture components were associated with 112 <111> glide. Comparison of the various alloys has allowed to select the optimum alloys as well as its optimum microstructure for improving mechanical properties. The reasons of this choice have been discussed in the light of our experimental results

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Informations

  • Détails : 1 vol. (105 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 96-105

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