Fatigue par cyclage thermique sous contrainte de fils à mémoire de forme Ti-Ni-Cu après différents traitements thermomécaniques

= Fatigue of Ti-Ni-Cu shape memory wires by thermal cycling under stress for different thermomechanical treatments

• Auteur / Autrice : Enrique Lopez-Cuellar
• Direction : Gérard Guénin, Michel Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermomécanique

Alliages à mémoire de forme

Résumé

Les alliages à mémoire de forme (AMF) possèdent des propriétés qui leurs permettent d'être utilisées comme activateurs électriques ou thermiques. Cependant deux problèmes se présentent : le contrôle du mouvement et l'évolution ou dégradation des propriétés vis-à-vis de la fatigue sous charge du travail. L'alliage Ti-Ni-Cu est considéré, par sa transformation en une seule étape et à sa faible hystérésis thermique, comme un des alliages prometteurs parmi les alliages à basse Ti-Ni dans ce domaine d'application. Récemment une machine de fatigue a été développée par De Araujo C. à l'INSA de Lyon, pour étudier les fils Ti-Ni-Cu5% et l'effet de la fatigue sur les principales propriétés de l'alliage pouvant affecter le comportement du fil comme activateur. Cependant, cette étude a été effectuée pour un seul état microstructural. Dans ce travail de recherche nous avons étudié le comportement des fils Ti-Ni-Cu5% pour différents traitements thermomécaniques (déformation plastique + recuit). Cinq traitements thermiques différents ont été utilisés, pour chacun desquels une étude détaillée du comportement en fatigue a été conduite : évolution des cycles déformation-température avec mesure couplée de résistivité électrique, jusqu'à rupture du matériau et pour diverses contraintes de traction de 0 à 350 MPa. Les résultats ont permis de sélectionner les traitements thermomécaniques les mieux adaptés pour l'application en activateur. Pour effectuer ce travail la machine de fatigue mentionnée plus haut a été utilisée après quelques améliorations. Pour étayer les résultats d'autres techniques ont été utilisées telles que le pouvoir thermoélectrique (PTE), la microdureté et la microscopie électronique.

Shape memory alloys (SMA) have some properties which allow their use as electrical or thermal actuator. However tow problems have to be solved: the movement control and the evolution or degradation of properties as a function of thermal fatigue under stress. Ti-Ni-Cu alloy is considered, because of its single step transformation and low thermal hysteresis, as one Ti-Ni alloy that has a great potential in the actuator field. Recently De Araujo at INSA de Lyon developed a fatigue machine to study Ti-Ni-Cu5% wires and the effect of fatigue on the principal properties of the alloy, which could affect the wire behavior as an actuator. However only a single microstructural state was studied. In this work, Ti-Ni-Cu5% wire behavior has been studied for different thermomechanical treatments (plastic strain + annealing). Five annealing treatments were used, for each of them a detailed study of fatigue behavior has been done: strain-temperature cycle evolution with coupled electric resitivity measurement, until material failure, under several stresses from 0 to 350 MPa. These results allowed to select the best adapted annealing treatments for an actuator application. To achieve this work the fatigue machine above mentioned was used after some improvements. To support the results, others techniques were also employed as thermoelectric power (PET), micro-hardness and electronic microscope.