Optimisation des conditions de mise en oeuvre de la jonction Ti/Al par FSW : influences des propriétés mécaniques et metallurgiques des interfaces

par Florent Picot

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Eric Hug.


  • Résumé

    Ces travaux de thèse portent sur le soudage par friction-malaxage hétérogène entre le titane (Ti grade II) et l'aluminium (Al1050). La recherche est axée sur la configuration de l'assemblage par recouvrement afin de limiter les contraintes pendant le procédé. La méthode de plans d'expérience de Taguchi a permis de déterminer l'influence des paramètres pour une jonction sans défaut. La vitesse de rotation de l'outil a été identifiée comme le paramètre influençant le plus la génération de défauts. Les combinaisons de paramètres sont liées à un coefficient d'apport de chaleur. La différence de conductivité thermique entre les deux matériaux conduit à un gradient thermique dans l'épaisseur jusqu'à 80°C. Aucune optimisation de la résistance mécanique des jonctions n'a été révélée par les tests de traction et de flexion trois points.Des analyses microstructurales ont été réalisées sur la jonction soudée afin de mieux comprendre les propriétés mécaniques. Un seul composé intermétallique TiAl3 se forme dans le volume de titane et assure la continuité chimique de l'interface. D'autres analyses par EBSD (MEB) et par la méthode ASTAR™ (MET) pour les plus petites échelles ont complété les observations. Le processus génère une déformation plastique sévère de l'aluminium qui induit une réduction de la taille des grains avec un gradient suivant l'épaisseur.Toutes les observations ont fournis des moyens pour comprendre le phénomène de soudage par friction-malaxage conduisant à une évolution microstructurale pour réaliser un meilleur lien entre la microstructure finale et les propriétés macroscopiques du cordon de soudure.

  • Titre traduit

    Bonding optimization of Ti/Al joined by FSW : metallurgical and mechanical influences of interfaces


  • Résumé

    These PhD works are about heterogeneous friction stir welding between titanium (Ti grade II) and aluminum (AA1050). Research is focused on lap joining configuration in order to limit the process stress. Taguchi's design of experiments determined parameters influence for a defectless welded junction. The rotational speed of the tool has been identified as the parameter which influences the most the defects generation. Parameters combinations are linked to a heat input coefficient. The thermal conductivity difference between the two material leads to a thermal gradient in the thickness up to 80°C. No junction mechanical strength optimization has been revealed by tensile and bending tests.Microstructural analyses were performed on the welded junction in order to understand the mechanical properties. One single intermetallic compound TiAl3 nucleates in the titanium volume and ensures interface chemical continuity. Further analyses with EBSD (SEM) supplemented by ASTAR™ (TEM) method for the smaller scales have completed the observations. The process generates aluminum severe plastic deformation which induces a grain size reduction with a gradient following the configuration thicknessAll observations brought clues to understand friction stir welding phenomenon leading to microstructural evolution to realize a better link between resulting microstructure and macroscopic properties.


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  • Sous le titre : Optimisation des conditions de mise en oeuvre de la jonction Ti/Al par FSW : influences des propriétés mécaniques et metallurgiques des interfaces
  • Détails : 1 vol. (Vi-203 p.)
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