Caractérisation par microscopies électroniques de composites à bases de magnésium et d'alliages d'aluminium coulés sous l'influence de champs externes

Electron microscopy characterization of magnesium based composites and aluminium alloys processed under the influence of external fields

• Auteur / Autrice : Maher Mounib
• Direction : Williams Lefebvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Science des Matériaux
• Date : Soutenance en 2015
• 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-Maritime ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites à matrice métallique

Ultrasons en métallurgie

Agglomération

Résumé

L’intérêt croissant pour les composites à base de magnésium est dû à la combinaison de la légèreté et les caractéristiques mécaniques de ces structures composites qui les rend très performants. Ce travail porte sur la caractérisation de composites renforcés à l’aide de particules céramiques (1%wt) coulés sous l’influence de champs externes. Des caractérisations microstructurales ont été menées à l’aide de la microscopie électronique à transmission (MET) ainsi qu’à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB). Les analyses ont révélé différents aspects complexes en termes de capture de particules, d’agglomération de particules, de réactions chimiques, et de formation in-situ de particules lors de la coulée. Le composite EL21+AlN est celui qui a montré les meilleures propriétés mécaniques. Un modèle a été utilisé pour comprendre les interactions ayant lieu dans nos composites, ce modèle prédit la possibilité de voir une nanoparticule piégée au sein de la matrice lors de la solidification à travers le calcul de la constante d’Hamaker pour chaque système étudié. Ce modèle a permis la corrélation entre les propriétés mécaniques de l’EL21+AlN et sa microstructure. Les caractérisations de l’alliage Al-0. 4wt%Ti à différentes échelles par microscopies électroniques ont révélé qu’un affinage d’intermétalliques (Al3Ti) ainsi qu’une meilleure dispersion de ces derniers ont pu être réalisés à l’aide de l’utilisation des ultra-sons.

Magnesium matrix composites, as light and strong materials, are very attractive for different industrial fields. In the present work, nano and micro-composites reinforced with ceramic particle (1 wt. %) were fabricated with ultrasonic-assisted process. Microstructural characterization was investigated by Transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The investigation revealed Complex phenomena and different behaviors between particles in terms of particle pushing, particle agglomeration, chemical reactions reaction and in situ formation of new particles in the melt. The EL21+AlN composite exhibits the best mechanical properties which were correlated to its microstructure. A three bodies model was applies to our composites systems, this model give an estimation of the possibility of nanoparticle capture through calculation of the Hamaker constant of each system. This model allowed also the correlation between the good mechanical properties of the EL21+AlN composite