Relations microstructure - ténacité dans les alliages aéronautiques de la série 7000

• Auteur / Autrice : David Dumont
• Direction : Yves Bréchet, Alexis Deschamps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale matériaux et génie des procédés (Grenoble199.-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermodynamique et physico-chimie métallurgiques (Grenoble1966-2006)

Mots clés

Mots clés libres

Sciences et techniques

Metaux. Metallurgie

Rupture

Tenacite

Microstructure

Industrie aeronautique

Application

Fractographie

Modelisation

Revenu (metallurgie)

Trempe

Traitement thermique

Propriete mecanique

Alliage base aluminium

Zinc alliage

Cuivre alliage

Magnesium alliage

Alliage alcumgzn

Al cu mg zn

Résumé

L'objectif principal de cette thèse était de comprendre l'influence du revenu, de la vitesse de trempe et de la composition de l'alliage sur le compromis limite d'élasticité / ténacité dans les alliages de la série 7000, compromis critique pour une conception performante des ailes d'avion. Nous avons essayé de maîtriser ces effets en les associant à l'évolution des principaux paramètres de la microstructure à toutes les échelles. Pour cela nous avons utilisé une approche partant de la caractérisation de la microstructure et des mécanismes de rupture, afin de dégager les paramètres dominants. L'approche suivie était donc avant tout expérimentale. Nous avons caractérisé le comportement mécanique du matériau à partir d'essais classiques de traction mais aussi à partir d'essais de déchirement sur éprouvettes entaillées de type Kahn. Parallèlement les techniques de diffusion centrale de rayons X, de microscopie électronique à balayage et en transmission ont permis de caractériser les différentes familles de précipités se formant pendant les traitements thermiques. Ainsi à chaque effet du procédé de production sur le comportement en ténacité, nous avons pu associer une cause microstructurale : les précipités intergranulaires de revenu, les précipités intergranulaires et transgranulaires de trempe et les particules intermétalliques. Une fois identifiées, ces causes ont été traduites dans un modèle simple de résistance à l'entaille qui permet de rationaliser les grandes tendances

The main objective of this thesis is to under stand the influence of ageing, quench rate and alloy composition on the compromise between yield strength and toughness in 7000 series aluminium alloys, which is of critical importance for design of airplane wings. We have studied these effects by associating them to the evolution of the main parameters of the microstructure at all length scales. For this purpose we have used an approach combining a detailed microstructural characterization and a mechanical testing of fracture mechanisms. Mechanical testing used classical tensile tests as well as Kahn Tear tests on notched specimens. Microstructural characterization was carried out by small angle X-ray scattering, transmission electron microscopy, FEG-SEM, so as to characterize the different precipitate families. To each effect of the process on the toughness behaviour, we have been able to associate a microstructural cause: intragranular fine scale precipitates, quench induced precipitates (both intra and intergranular), and intermetallic particles. Once determined, these cases have been introduced in a simple model of tear resistance that is capable to rationalize the observed tendencies