Etude par diffraction des rayons X des effets du cyclage pseudo-élastique de l'alliage à mémoire de forme Cu-Al-Be

par François Moreau

Thèse de doctorat en Génie physique et mécanique

Sous la direction de Jean-Julien Heizmann.

Soutenue en 1998

à Metz .


  • Résumé

    Le Cuivre-Aluminium-Béryllium est connu pour son effet mémoire mais il a également un comportement superélastique intéressant. On peut le déformer jusqu'à 10% de façon réversible. Toutefois, les applications industrielles sont peu nombreuses en partie à cause d'une fatigue liée à la dégradation progressive du comportement superélastique. A l'état polycristallin, des cycles de traction produisent une quantité importante de défauts dans l'austénite, comme l'indique l'analyse de la largeur des raies de diffraction. On élimine une grande partie de ces défauts en utilisant l'alliage sous forme monocristalline. Les courbes de traction d'un monocristal montrent que le cyclage pseudoélastique produit un abaissement progressif de la contrainte de transformation martensitique. Le déplacement des raies de diffraction indique que le réseau cristallin reste déformé quand on relâche la contrainte. Le calcul des déformations montre que la maille d'austénite n'est plus cubique mais orthorhombique. Un long maintien d'un échantillon sous contrainte en phase martensitique produit également un abaissement de la contrainte de transformation et une tétragonalité de la maille. Un mécanisme de diffusion à courte distance permet d'expliquer les résultats expérimentaux. En effet, la température accélère la déformation de la maille. D'autre part, la maille redevient cubique et l'alliage retrouve toutes ses propriétés si on le chauffe à 130°C pendant 1h, c'est donc un phénomène réversible. Nous proposons un modèle qui permet d'expliquer la déformation de l'austénite. En phase martensitique, une diffusion à courte distance se produit pour obtenir un ordre plus stable. Lorsqu'on relâche la contrainte, l'austénite hérite cet ordre et perd sa symétrie cubique. Les permutations d'atomes de tailles différentes dans une même direction produisent une déformation de la maille.

  • Titre traduit

    Study by X-ray diffraction of pseudo-elastic cycling effects on Cu-Al-Be shape memory alloy


  • Résumé

    Copper Aluminium Beryllium alloy is well known for his memory effect but he has also an interesting super-elastic behaviour. It is possible to strain it until 10% in a reversible way. However, industrials applications are not numerous because of a fatigue due to a gradual degradation of the super-elastic behaviour. In the polycristalline state, cycles of traction produce numerous defects in austenite, as show the analysis of the width of the diffraction profiles. We don't produce as many defects when we use the alloy in the monocrystalline state. The traction curves of a monocristal show that the pseudo-elastic cycling produce a lowering of the martensitic transformation stress. The shifting of the diffraction peaks show that the cristalline lattice is strained when the stress is released. The calculation of deformations show that the austenite cell is not cubic any more but tetragonal. A long maintenance of a sample under stress in a martenistic state produce also a lowering of the transformation stress and a tetragonality of the cell. A short range diffusion mechanism is able to explain the experiences. In fact, the temperature speed up the cell deformation. Also, the cell becomes again cubic and the alloy find all its properties if warmed at 130°C during 1h. So, it is a reversible phenomena. We propose a theory able to explain the deformation of the austenite cell. In martensitic phase, a short range diffusion takes place to produce more stable order. When the stress is released, the austenite inherit this order and loose the cubic symmetry. Permutations of different sizes of atoms in a same direction produce a deformation of the cell.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (166 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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