Influence de la température et de la vitesse de chargement sur les instabilités plastiques du type PLC dans l'alliage 5182 O

Influence of temperature and loading rate on PLC plastic instabilities in alloy 5182 O

• Auteur / Autrice : Mohammed Abbadi
• Direction : Abderrahim Zeghloul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnésium -- Alliages

Aluminium -- Alliages

Déformations (mécanique)

Mots clés libres

Effet Portevin Le Chatelier

Essai traction

Résumé

Dans certains matériaux contenant des atomes de solutés diffusant vers les dislocations, on observe une déformation macroscopique hétérogène lors de sollicitations de traction pour certaines vitesses de chargement et températures d'essais, cette hétérogénéité macroscopique de la déformation est appelée « phénomène Portevin - Le Chatelier » ; elle se traduit par la présence de décrochements ou de paliers sur les courbes de traction. Chaque décrochement ou palier correspond à la propagation de bandes de déformation localisée le long de l'éprouvette de traction. L'interprétation microscopique de l'effet PLC est souvent associée à une interaction dynamique entre les nuages d'impuretés ou de solutés et les dislocations mobiles. Ces instabilités qui se développent lors de procédés de formage conduisent à une baisse de ductilité du matériau ainsi qu'à un mauvais état de surface du produit fini. Le présent travail consiste à étudier l'influence de la température et de la vitesse de chargement sur les instabilités plastiques de type Portevin-Le Chatelier dans un alliage d'aluminium de la série 5000 dans le cas d'essais de traction uniaxiale effectués à l'aide de machines dure et souple respectivement à vitesses de déformation et de contrainte imposées. Le domaine d'existence de l'effet PLC dans un diagramme log [varepsilon]. - 1/T, puis log [sigma]. - 1/T est ferme aux hautes températures et vitesses de chargement élevées. Ce résultat, prévu par des approches théoriques, est confirmé par les résultats expérimentaux de la présente étude. Les mesures expérimentales de la déformation critique [varepsilon]c à laquelle apparait l'effet PLC montrent que celle-ci présente un comportement normal aux vitesses de chargement élevées. Cependant, un comportement inverse est observe aux faibles vitesses de chargement. Les chutes de contrainte [delta][sigma] et le temps de rechargement tR augment en fonction de la déformation et tendent en général vers une valeur maximale de saturation. D'autre part, la moyenne des valeurs de [delta][sigma] à la saturation présente une décroissance lorsque la vitesse de déformation augmente avec deux valeurs de pentes assez proches de celles prévues par la théorie de la diffusion. Les résultats obtenus à partir d'essais réalisés sur machine molle nous ont permis de bien étudier les différentes caractéristiques des bandes de déformation localisée et de discuter leur évolution au cours de la déformation en fonction de la température et de la vitesse de chargement. Les variations des déformations [delta][varepsilon]b contenues dans les bandes de déformation présentent une similitude avec celles de la déformation critique [varepsilon]c : on observe pour [delta][varepsilon]b la même transition entre comportements inverse et normal. Les vitesses de propagation des bandes Vb, qui présentent les mêmes variations avec la déformation que les largeurs de bandes Wb, diminuent lorsque la vitesse de contrainte [sigma]. Augmente. Certains résultats expérimentaux ont été comparés à ceux prévus par les modèles théoriques de Hähner, Kubin-Estrin et Bréchet-Estrin

In certain material containing solutes diffusing towards dislocations, one observes a heterogeneous macroscopic deformation during tensile tests for certain loading rates and temperatures, this macroscopic heterogeneity of the deformation is called “Portevin – Le Chatelier” effect ; it results in the presence of serrations or stairs on the traction diagrams. Each serration of stair corresponds to the propagation of deformation bands located along the tensile specimen. The microscopic interpretation of PLC effect is often associated with a dynamic interaction between the clouds of impurities or solute atoms and mobile dislocations. These instabilities which develop during forming process lead to a fall of ductility of material as well as in a bad surface quality of the finished product. This work consists in studying the influence of the temperature and loading rate on plastic instabilities of type Portevin-Le Chatelier in an aluminium alloy of 5000 series in the case of uniaxial tensile tests carried out using hard and soft tensile machines respectively at imposed strain and stress rates. The domain of occurrence of PLC effect in log [varepsilon]. - 1/T, then log [sigma]. - 1/T diagram is closed at high temperatures and loading rates. This result, envisaged by theoretical approaches, is confirmed by the experimental results of this stuudy. This result, envisaged by theoretical approaches, is confirmed by the experimental results of this study. Experimental measurements of the critical strain [varepsilon]c for the oneset of repeated yielding show that [varepsilon]c presents a normal behaviour for high loading rates. However, an inverse behavior is observed at low loading rates. The stress drop [delta][sigma] and reloading times tR increase with strain and generally tend to a maximum value of saturation. Further, the average value of saturation presents a decrease when strain rate increases with two values of slopes rather close to those envisaged by the theory of the diffusion. The results obtained starting from tests carried out on soft machine enabled us to investigate different characteristics of localised deformation bands and to discuss their evolution during the deformation as function of stres rate and variopus test temperatures. The variations of band strain [delta][varepsilon]b present a similarity with those of the critical strain [varepsilon]c : one observes for [delta][varepsilon]b the same transition between inverse and normal behaviours. Band propagation velocities Vb, which present the same variations with strain that the bandwidths Wb, decrease when the stress rate [sigma]. Increases. Certain experimental results were compared with those envisaged by the theoretical models of Hähner, Kubin-Estrin and Brechet-Estrin