Elaboration et optimisation des caractéristiques mécaniques d'un alliage base titane de structure harmonique à faible module d'young

par Benoit Fer

Projet de thèse en Doc sciences des materiaux

Sous la direction de Guy Dirras.

Thèses en préparation à Paris 13 , dans le cadre de École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) depuis le 05-10-2018 .


  • Résumé

    Les alliages de Ti sont utilisés dans de très nombreux domaines, en particulier dans les secteurs aéronautique et biomédical où l’alliage TA6V (6% Al, 4%V) de grade Eli est très répandu. Toutefois, l’aluminium et le vanadium sont désormais connus comme étant des éléments cytotoxiques. Le TA6V présente de plus un module de Young très élevé, près de 4 fois plus élevé que celui de l’os humain ce qui induit un endommagement de l’os par fatigue et impose des chirurgies anticipées de remplacement de prothèse. Il existe des alternatives parmi les alliages base Ti, et en particulier les alliages β métastables ou stables, qui présentent à la fois des éléments d’addition non cytotoxiques (Nb, Zr, Sn, Ta...) et un module de Young beaucoup plus proche de celui de l’os. Cependant, la résistance mécanique et la tenue en fatigue de ces alliages peuvent/doivent encore être optimisées pour les applications envisagées. Au cours de l’ANR HighSTi (ANR 14-CE07-0003, 2014-2018), un nouveau concept d’optimisation microstructurale des matériaux de grande diffusion a été mis au point. Ce concept, dit des microstructures « harmoniques », a été appliqué aux alliages de Ti. Ces microstructures sont constituées d’un cœur multicristallin à grains micrométriques (core) entourés par d’un squelette 3D de grains (ultra)fins interconnectés (shell). Les études en cours indiquent que le shell permet d’accroître la résistance mécanique tandis que la microstructure périodique et homogène à l’échelle macroscopique permet de différer l’instabilité plastique à travers un taux de durcissement très important, permettant ainsi de conférer au matériau une bonne résistance mécanique sans perte de ductilité. L’objectif premier de ce projet de thèse est de s’appuyer sur les résultats obtenus au cours de l’ANR HighSTi pour élaborer, par métallurgie des poudres, des alliages de Ti β avec des microstructures harmoniques et conventionnelles, ces dernières étant produites dans des conditions similaires.


  • Pas de résumé disponible.