Contribution a l'etude metallurgique du moulage de precision de petites pieces en titane et en ti-6al-4v

par ELISABETH STREIFF

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de JEAN DEBUIGNE.

Soutenue en 1997

à l'INSA RENNES .

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  • Résumé

    L'etude et la realisation de petites pieces moulees en titane et en ti-6al-4v, par le procede a la cire perdue, necessitent la maitrise des phenomenes de pollution de la couche superficielle du metal par le moule, et l'obtention d'une structure metallurgique saine, favorable a une bonne tenue en service. Notre travail de these a porte sur des questions scientifiques liees au developpement du procede industriel. Afin de limiter, voire supprimer, les interactions moule-metal qui seraient nuisibles a l'etat de surface et a la sante metallurgique des pieces, la premiere couche du moule ceramique (ou couche de peau) doit etre chimiquement inerte vis-a-vis du titane liquide. L'examen des conditions de stabilite de la couche de peau du moule a necessite une etude du systeme ternaire cao-zro#2-sio#2 ainsi que des melanges chaux-zircon frittes a des couples temps-temperatures differents. Une analyse par diffraction de rayons x a permis d'etudier l'evolution en composition de ces melanges. Nous avons ainsi pu constater que le zircon (materiau du premier sablage) ne venait pas alterer la composition de la couche de peau au cours de la cuisson du moule ceramique. Cette couche devrait donc conserver son inertie vis-a-vis du titane liquide. Des eprouvettes ont ete coulees. Une etude de la couche superficielle du metal, par microscopie optique et par microdurete, a permis de verifier qu'il n'y avait pas de contamination du metal par le moule : l'inertie de la couche de peau vis-a-vis du titane est donc bien confirmee. Des radiographies realisees sur les pieces brutes de coulee ont mis en evidence des inclusions gazeuses sous la surface des pieces. Un traitement thermomecanique (le compactage isostatique a chaud) a ete realise afin de supprimer ces inclusions, et a ainsi permis d'ameliorer les caracteristiques mecaniques de nos pieces. Une etude sur la solidification des moulages a ete realisee en utilisant une analogie thermique electrique, rendue aisee par l'emploi du logiciel de simulation de circuits electroniques : spice. Les resultats obtenus ont ensuite ete compares a ceux donnes par une simulation basee sur la methode des differences finies. Des thermocouples places sur nos moulages ont permis d'obtenir les donnees experimentales necessaires a la verification des resultats des simulations.


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Informations

  • Détails : 103 P.
  • Annexes : 33 REF.

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