Étude expérimentale de l'effet Portevin-Le Chatelier dans trois alliages aluminium-magnésium dans des conditions de vitesse de déformation ou de contrainte imposées

par Mohammed Dablij

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Abderrahim Zeghloul.

Soutenue en 1998

à Metz .


  • Résumé

    L'instabilité de la déformation plastique liée au phénomène Portevin-Le Chatelier (PLC) se manifeste par l'apparition et la propagation de bandes de déformation. L'hétérogénéité de la déformation qui en résulte dégrade la formabilité du matériau et donne un aspect rugueux à la surface après formage. Pour éviter ces effets néfastes, il est nécessaire de bien cerner les facteurs qui conditionnent le déclenchement de ces instabilités. Bien que le phénome��ne PLC soit connu depuis longtemps, les modélisations et les résultats expérimentaux sont encore fragmentaires et parfois contradictoires. L'objectif du présent travail est la caractérisation de l'instabilité plastique PLC dans trois alliages d'aluminium-magnésium à la température ambiante ; d'une part, en étudiant les caractéristiques des bandes de déformation et les divers aspects de cette instabilité sur les courbes contrainte-déformation ; d'autre part, en mettant en évidence l'influence de la teneur en magnésium et de l'état microstructural initial sur le déclenchement de l'effet PLC. L'étude expérimentale a été menée dans un large intervalle de vitesses de chargement en utilisant deux types de machines de traction : une machine dure ou la vitesse de déformation est imposée, et une machine souple ou la vitesse de contrainte est imposée. L'evolution de la déformation critique à laquelle apparait l'effet PLC avec la vitesse de chargement, présente en général deux branches : une ascendante décrite qualitativement par les modèles basés sur le processus de vieillissement dynamique, et une descendante prévue par les modèles prenant en compte les effets de précipitation dynamique et de cisaillement de précipités. Une saturation au cours de la déformation et une sensibilité négative à la vitesse de déformation des caractéristiques des décrochements sur machine dure ont été observée. Ces résultats sont en accord avec les modèles macroscopiques de l'effet PLC bases sur une sensibilité négative à la vitesse de déformation. L'étude des variations des caractéristiques de bandes PLC, au cours de la déformation et en fonction de la vitesse de chargement, a été effectuée. La diminution de la vitesse de propagation de bande avec la vitesse de chargement concorde qualitativement avec les prévisions de certains modèles théoriques. Nous avons trouvé une similitude entre les évolutions de la déformation et de la vitesse de déformation dans les bandes. Enfin, l'étude comparative entre les trois alliages a montré que la teneur en magnésium et l'état microstructural initial influent de manière significative sur les conditions d'apparition et l'aspect du phénomène PLC. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse constituent une contribution visant à approfondir la compréhension de l'effet PLC, et à fournir une base de données expérimentales pouvant aider à développer de nouvelles modélisations théoriques.

  • Titre traduit

    Experimental study of effect PLC in three alloys Al-Mg under the strain rate and stress conditions


  • Résumé

    Instability of plastic flow associated with the effect PLC is manifested in the appearance and the propagation of deformation bands. The resulting homogeneous flow degrades the material formability and gives a rigorous aspect to the surface after been formated. To avoid these bad effects, it is necessary to master those factors conditionning the releasing of the instabilities. Thought the PLC phenomenon was well known, the modilisation and the experimental results are still elementary and often contradictory. The object of the present investigation is to characterize the plastic instability PLC in three alloys of Al-Mg at room temperature ; on the one hand, by studying the characteristics of bands deformation and the different aspects of the instability on the stress strain curves; on the other hand, by making evident both influence of magnesium tenor and the initial microstructural estate on the releasing of PLC effect. The experimental study performed on a large scale of stress rate using two types of tensile machine: a hard machine where strain rate is imposed and a soft one where the stress rate using two types of tensile machine : a hard machine where strain rate is imposed and a soft one where the stress rate is imposed. The critical strain evolution in which PLC effect appears with stress rate, presents two ways : one increasing, described by the models based on the process of dynamic strain aging, and the other one decreasing predictable by the models taking into account dynamic precipitation effects and the precipitate shearing. While the deformation was taking place, a saturation and a strain rate sensitivity of squeezing were observed on hard machine. These results correspond to the macroscopic models of PLC effect based on strain rate sensitivity. The study of the variations of PLC bands' characteristics while deformation was taking place under the stress rate was performed. The diminution of propagation rate and the stress rate correspond quantitatively to certain theoretical models' previsions. We have found that the evolution of the strain and strain rate in bands are similar. Finally, the comparative study of the three alloys shows that the Mg tenor and the initial microstructural estate affect significatively the conditions of appearance and the aspect of PLC phenomenon.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (141 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-141

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