Élaboration, caractérisation structurale et mise en forme d'alliages de magnésium vitreux

par Sylvain Puech

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Jean-Jacques Blandin et de Jean-Louis Soubeyroux.

Soutenue en 2008

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    La structure amorphe des verres métalliques leur confère à la fois des propriétés mécaniques élevées à température ambiante, de hautes duretés et limites élastiques, un grand domaine de déformation élastique, mais aussi des capacités de mise en forme intéressantes, dans leur domaine de liquide surfondu. Du fait de leur état hors d'équilibre, une cristallisation peut se développer lors d'un traitement thermique et conduire à la formation d'un composite, verre/cristallites, dont les propriétés sont modifiées. On s'intéresse dans cette thèse à la famille des verres métalliques massifs base Mg, principalement dans le système Mg-Cu-TR (TR = Terre Rare) : depuis leur élaboration par injection dans un moule de cuivre, en passant par leur caractérisation structurale, par DSC, diffraction de rayons X et microscopie, leur caractérisation mécanique, principalement par compression, dans leur état amorphe et partiellement cristallisé, jusqu'à leur mise en forme par extrusion. Des échantillons sont obtenus sous la forme de barreaux et présentent une structure amorphe sur des diamètres atteignant les 9mm. A température ambiante, malgré un comportement macroscopique fragile, des limites à rupture en compression supérieures à 800MPa peuvent être mesurées. Aux alentours de la température de transition vitreuse, soit vers 150°C, une grande capacité de mise en forme est mise en évidence, associée à des écoulements Newtoniens et des viscosités faibles. D'une manière générale, la cristallisation détériore les propriétés mécaniques du verre, notamment par une fragilisation à température ambiante et par une dégradation progressive des capacités de mise en forme à haute température. La grande stabilité thermique du verre permet tout de même de conserver un état amorphe lors des opérations de mise en forme et autorise la création de multi-matériaux verre métallique/alliage léger.


  • Résumé

    The amorphous structure of metallic glasses results in high mechanical properties at room temperature, high hardness and strength, large elastic deformation domain, but also interesting forming capacity in their supercooled liquid region. Because of their out of equilibrium state, a crystallisation can develop during a heat treatment and lead to the formation of a glass/crystallites composite, for which properties are changed. We investigate in this thesis the Mg based bulk metallic glasses family, mainly in the Mg-Cu-RE system (RE = Rare Earth): from their elaboration by copper mold injection casting, through their structural characterisation, by DSC, X-ray diffraction and microscopy, their mechanical characterisation, mainly by compression, in amorphous and partially crystallised states, to their forming by extrusion. Samples are obtained in the form of amorphous rods up to 9mm diameter. At room temperature, despite a macroscopic brittle behaviour, fracture stresses higher than 800MPa can be measured. In the vicinity of the glass transition temperature, at about 150°C, a great forming capacity is highlighted, associated to Newtonian flows and low viscosities. The crystallisation mainly deteriorates the mechanical properties of the glass, especially by a weakening at room temperature and by the progressive degradation of forming capacities at high temperatures. Nevertheless, the high thermal stability of the glass is sufficient to keep the amorphous state during the forming operations, allowing the elaboration of multi-materials metallic glass/light alloy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-180 (156 réf.)

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS08/INPG/0033
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS08/INPG/0033/D
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