Etude de l'effet d'une déformation plastique préalable sur les transformations de phases dans les alliages modèles : CuCr et FePd

• Auteur / Autrice : Abdelahad Chbihi
• Direction : Didier Blavette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodynamique

Microscopie électronique en transmission

Déformations (mécanique)

Diffusion (physique)

Alliages binaires

Durcissement par vieillissement

Transformations ordre-désordre (alliages)

Mots clés libres

Sonde atomique tomographique

Précipitation

Mise en ordre

CuCr, FePd

Résumé

L’application d’une déformation plastique intense à des alliages métalliques conduit généralement à la réduction de la taille de grains, ainsi à la formation d’une très forte densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains,…), poussant le système loin de son équilibre thermodynamique. Ceci peut affecter la stabilité des microstructures et influencer les mécanismes de transformations de phases. L’objectif de ce travail est de comprendre l’effet d’une déformation plastique intense préalable sur deux types de transformations de phases diffusives : la précipitation et la mise en ordre. Deux alliages modèles ont été choisis, CuCr1 et Fe50Pd50. L’étude de l’alliage CuCr1 consiste dans un premier temps, à caractériser les premiers stades de la précipitation du Cr dans le Cu dans un état initialement non déformé. Les analyses en sonde atomique tomographique et les observations en microscopie électronique en transmission ont montré clairement la coexistence de trois familles de précipités riches en Cr. Les structures et compositions des précipités ont été analysées en détails. La cinétique de précipitation a été modélisée sur la base des arguments hermodynamique, prenant en compte les différents termes énergétiques (chimique, élastique et interface) qui rentrent en compétition lors de la précipitation du Cr dans le Cu. Par ailleurs, la déformation plastique par laminage de l’alliage CuCr, conduit à une accélération de la cinétique de précipitation, à cause d’une germination hétérogène des précipités riches en Cr sur les lignes de dislocations. Pour l’alliage Fe50Pd50, nous avons étudié l’effet d’une déformation plastique par torsion sous pression intense sur le mécanisme de mise en ordre. Les observations en microscopie électronique en transmission ont montré que le processus de mise en ordre dans un état nanostructuré est associé à la recristallisation. Tel que, les domaines ordonnés germent aux niveaux des joints de grains et grossissent au détriment de grains non recristallisés. Il est à noter qu’un champ coercitif record a été obtenu pour cet alliage dans l’état nanostructuré.

The application of severe plastic deformation on metal alloys usually leads to the reduction of the grain size and the formation of a high density of defects (dislocations, vacancies, grain boundaries, etc. ), pushing systems far from thermodynamic equilibrium. This can affect the stability of microstructures and influence the mechanisms of phase transformations. The aim of this work is to understand the effect of prior plastic deformation on two kinds of phase transformations: precipitation and ordering. For this, two model alloys were chosen: CuCr1 and Fe50Pd50 For the CuCr1, the early stages of the Cr precipitation in Cu were first investigated in the undeformed state. Atom Probe Tomography and Transmission Electron Microscopy clearly show the coexistence of three kinds of Cr rich precipitates. Both their structure and composition were investigated in detail. The precipitation kinetic was modeled on the basis of thermodynamic arguments, taking into account the different energy terms, i. E. Driving force, elastic energy and interfacial energy, which come into competition during the Cr precipitation in Cu. The large deformation (by rolling) of the CuCr1 alloy leads to an acceleration of the precipitation kinetic due to the heterogeneous nucleation of Cr precipitates on dislocations. For the Fe50Pd50 alloy, the effect of plastic deformation by High Pressure Torsion on the ordering mechanism was investigated. Transmission Electron Microscopy observations showed that the ordering process in the ultrafine grained state is associated with the recrystallization. The ordered domains nucleate at grain boundaries and grow at the expense of non-recrystallized grains. It should be noted that, a record coercive field was obtained for this alloy in the nanostructured state.