Analyse multi-échelle du comportement anisotrope de comprimés de poudres d'acier au cours de frittage

par Alexandre Vagnon

Thèse de doctorat en Mécanique. Conception, géomécanique, matériaux

Sous la direction de Didier Bouvard et de Georges Kapelski.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La finalité de ce travail de thèse est la prévision des déformations anisotropes qui surviennent lors du frittage des pièces mises en forme par métallurgie des poudres. La sollicitation mécanique que subit la poudre lors de sa mise en forme par compaction induit une anisotropie de microstructure. Nous avons observé qu'après frittage, l'an isotropie des déformations dépendait fortement de la cinématique d'éjection des pièces à vert. Cela nous a amené à faire l'hypothèse de l'existence d'un micro-endommagement aux contacts interparticulaires que nous appelons 'pores de contact'. Des mesures de retraits après traitement thermique de frittage, en plus d'expériences de dilatométrie, ont permis de comprendre comment l'anisotropie de déformation, évoluait en fonction de l'histoire thermique. Les cinétiques de densification à l'échelle des grains de poudre ont été étudiées par la technique de microtomographie aux rayons-X, mise en œuvre au synchrotron de l'ESRF. L'analyse d'images (morphologie de la porosité et corrélation d'images 3D) a permis de suivre quantitativement l'évolution des déformations de manière originale à savoir, in situ et in utero et de confirmer ainsi notre hypothèse sur l'évolution de l'anisotropie. De là, nous concluons qu'une grande partie de l'anisotropie de déformation est due à la fermeture des pores de contact. Une loi de comportement isotrope transverse, basée sur le formalisme des fluides visqueux linéaire, a été proposée pour décrire au mieux l'anisotropie de déformation du matériau. Pour cela, le modèle met en jeu deux mécanismes de densifications associées au changement de forme des pores d'empilement et des pores de contact.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Multi-scale analysis of the anisotropic behavior of steel powders compacts during sintering


  • Résumé

    This work is concerned with the prediction of the anisotropic deformations occurring during the sintering of PM parts. For steel powders, few studies have been undertaken on this topic since it is generally considered that the total shape change due to sintering of these materials is too small to be simulated. The strain history, due to prior compaction in close die, induces a microstructural anisotropy. Our work shows that this strain history plays a major role on the compact behavior during the heat treatment. Ln that respect, we observe that after sintering, deformation anisotropy is strongly dependent on ejection kinematics of the green part. This observation led us to the assumption of the existence of a micro-damage located at interparticle contacts which we denote as 'contact pores'. Measurements of overall deformations after sintering, in addition to dilatometric tests, allowed the anisotropy of deformation (at microscopie scale) to be understood as a function of thermal history. Densification kinetics, at the grain scale, was studied by the X-ray microtomography technique, performed at the ES RF synchrotron. The image analysis (morphology and image correlation) allows the evolution of the deformations to be quantitatively measured. Thus, we conclude that most of the anisotropy of deformation is due to the closing of the contact pores. A transversely isotropie model, based on the linear vis cous fluid formalism, is proposed to describe the anisotropy of deformation of the material. The model introduces two densification mechanisms associated to shape changes of packing pores and contact pores. The identification of the parameters is obtained from thermomechanical.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([250] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [242-250]

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0142
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0142/D
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