Contribution à la caractérisation et à la modélisation du comportement d'un acier à l'état semi-solide : application au thixoforgeage

par Carole Rouff

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Mécanique et matériaux

Sous la direction de Marcel Berveiller.

Soutenue en 2003

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes de déformation intervenant durant l'étape de mise en forme par thixoforgeage. L'étude porte sur un alliage à bas point de fusion, un alliage de Plomb-Etain (Sn-15%Pb) et sur des alliages à haut point de fusion, deux aciers (C38 et C80). L'état semi-solide et la structure globulaire sont obtenus par refusion partielle. Divers essais rhéologiques (indentation, filages axial et radial) ont été menés afin de connaître les différents facteurs ayant une influence forte sur les mécanismes de déformation. Ainsi, la structure primaire a une influence directe sur la valeur de l'effort durant la mise en forme et deux domaines d'écoulement, dépendant de la vitesse de déformation, ont été mis en évidence. Suite à un travail bibliographique, aux observations microstructurales et aux essais expérimentaux réalisés, une modélisation du comportement des matériaux semi-solides a été développée. Elle repose sur un nouveau modèle trois phases basée sur une transition d'échelle. Celui-ci prend en compte une distribution bimodale des phases liquide et solide permettant de mettre en avant les mécanismes de déformation très localisés mais contrôlant le comportement global du matériau semi-solide. L'introduction d'une variable interne et le choix spécifique d'un motif morphologique représentatif permettent de traduire l'évolution de la microstructure durant la déformation et la localisation de la déformation. Le modèle a été appliqué à divers alliages (Plomb-Etain, Magnésium, Aluminium, Acier) et donne des résultats prédictifs très satisfaisants.

  • Titre traduit

    Contribution to the characterization and modeling of semi-solid steel behaviour : application to thixoforging


  • Résumé

    The aim of this work is to better understand the deformation mechanisms occuring during the forming process by thixoforging. A low melting point alloy, Tin-Lead (Sn-15%Pb) and high melting point alloys, two steels (C38 and C80) were studied. The semi-solid state and the globular structure are obtained by partial remelting. Various rheological tests were carried out in order to emphasize the different parameters having a strong influence on the deformation mechanisms. Thus, the primary structure has a direct influence on the load during the forming process and two flows depending on strain rate, were highlighted. Following a bibliographical work, the microstructural observations and the experimental tests carried out, a modeling of the semi solid behaviour was developed. It is based on a new three phase model based on a scale transition. This one takes into account a bimodal distribution of the phases liquid and solid making it possible to propose the very localised mechanisms of deformation but controlling the total behaviour of semi-solid material. The introduction of an internal variable and the specific choice of a representative morphological scheme allow to take into account the microstructure during the deformation and the localization of the deformation. The model was applied to various alloys (Tin-Lead, Magnesium, Aluminium, Steel) and gives very good predictive results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (188 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 157 réf.

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