Etude des évolutions de la microstructure des alliages de titane au cours des opérations de forgeage et leur impact sur les propriétés d'emploi

par Matheus Brozovic Gariglio

Projet de thèse en Mécanique numérique et Matériaux

Sous la direction de Nathalie Bozzolo et de Daniel Pino muñoz.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées , en partenariat avec Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) , Métallurgie Structure Rhéologie (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Au cours de la déformation à chaud, des défauts sont générés et stockés dans les microstructures mises en forme. D'un point de vue thermodynamique, ces défauts représentent une quantité d'énergie stockée qui conditionne fortement les évolutions de microstructure ultérieures. Dans le cas particulier des microstructures d'alliages biphasés, l'énergie stockée se répartit de manière non uniforme dans les deux phases. Cette répartition, encore très mal connue en général et pour les alliages de titane en particulier, dépend des conditions de mise en forme (température, niveau et vitesse de déformation) ainsi que des caractéristiques morphologiques de phases et de leur texture cristallographique. Cette thèse vise à décrire, pour deux alliages de titane d'intérêt industriel (Ti-64 et Ti-10-2-3) : - la répartition de l'énergie stockée dans les phases α et β lors d'une déformation dans le domaine α + β , en fonction de la température et de la vitesse de déformation et en fonction de la microstructure initiale; - le développement des sous-structures induites dans les grains de chaque phase au cours de la déformation. Plusieurs approches expérimentales seront mises en œuvre. Les courbes contrainte-déformation pourront être exploitées pour évaluer la contrainte d'écoulement macroscopique de chaque phase, mais la plus grande partie du travail s'appuiera sur des analyses microstructurales fines, par microscopie électronique à balayage, par cartographie d'orientation par diffraction des électrons rétrodiffusés, ou même par caractérisations 3D grâce à une microscope muni d'une colonne ionique pour l'abrasion de la matière couche par couche. Des techniques avancées de post-traitement de données EBSD (2D ou 3D) seront employées pour accéder aux densités de dislocations à partir des désorientations intragranulaires mesurées.

  • Titre traduit

    Study of the evolution of the microstructure of titanium alloys during forging operations and their impact on the properties of use


  • Résumé

    During hot deformation, defects are generated and stored in the shaped microstructures. From a thermodynamic point of view, these defects represent a quantity of stored energy which strongly conditions the subsequent microstructure evolution. In the particular case of microstructures of biphasic alloys, the stored energy is distributed non-uniformly in the two phases. This distribution, still not widely known in general and for titanium alloys in particular, depends on the forming conditions (temperature, strain rate and level) as well as the morphological characteristics of phases and their crystallographic texture. This thesis aims to describe, for two titanium alloys of industrial interest (Ti-64 and Ti-10-2-3): - the distribution of the energy stored in the α and β phases during a deformation in the α + β domain, as a function of the temperature and the strain rate and as a function of the initial microstructure; - the development of the substructures induced in the grains of each phase during the deformation. Several experimental approaches will be implemented. The stress-strain curves can be used to evaluate the macroscopic flow stress of each phase, but most of the work will rely on fine microstructural analysis, scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction, or even by 3D characterizations through a microscope equipped with an ion column for abrasion of the material layer by layer. Advanced EBSD (2D or 3D) data post-processing techniques will be used to access dislocation densities from measured intragranular disorientation.