Thèse soutenue

Galetage des composites à matrice métallique
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Auteur / Autrice : Eric Hanus
Direction : Ky Dang Van
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux et mécanique
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
Jury : Président / Présidente : Gérard Maeder
Examinateurs / Examinatrices : Marcel Berveiller, Torsten Ericsson
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Baptiste Leblond, Jian Lu

Mots clés

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Résumé

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Les composites à matrice métallique renforces par des particules céramiques, pour lesquels la matrice et le renfort supportent la charge appliquée, sont de nos jours d'un intérêt industriel indéniable. Ils offrent comme avantages des propriétés relativement isotropes, un faible cout, une grande maniabilité et des performances significativement meilleures que celles des alliages non renforces constituant leur matrice. Mais avant de procéder à leur exploitation commerciale certaines caractéristiques restent a déterminer, notamment leur comportement en fatigue est un point crucial en vue d'application comme matériau de structure. Ainsi le but de ce travail est l'étude de l'influence du traitement mécanique de surface de galetage sur ces composites. Lorsqu'une phase céramique est finement dispersée dans une matrice métallique des contraintes résiduelles sont invariablement générées. Le premier objectif a été de mesurer dans les deux phases par diffraction aux rayons x l'évolution de ces contraintes après traitement thermique, galetage et fatigue. Dans le cas d'un alliage d'aluminium 2014 renforce par 15 pour-cent en volume de particules de carbure de silicium il a été trouvé que d'importantes pseudomacrocontraintes sont présentes après traitement thermique, que de fortes macrocontraintes de compression sont générées par galetage, et que le taux de relaxation de ces macrocontraintes dépend du signe du chargement de fatigue. Des résultats nouveaux concernant la répartition en surface et en profondeur des macro- et des pseudomacro-contraintes ont été obtenus après galetage et fatigue. Un parallèle avec la largeur du pic de diffraction et la dureté du matériau a été établi. Par ailleurs les courbes de Wohler du composite traite au maximum de dureté et ou non galeté indiquent un gain de 30 pour-cent en limite de fatigue attribuable au galetage. Une deuxième partie traite la modélisation du galetage qui a été décomposée en trois temps: détermination de la distribution de pression au niveau du contact conforme entre le galet et l'éprouvette, calcul des champs mécaniques a l'état stabilise par une méthode stationnaire directe et analyse de la répartition des contraintes résiduelles a l'échelle microscopique via un modèle d'éléments finis a hypothèses périodiques. Une étude paramétrique des champs résiduels macroscopiques a mis en valeur le rôle prépondérant joue par la loi de comportement et le coefficient de frottement. Les données numériques ont ensuite été comparées aux données expérimentales déterminées précedemment, montrant un bon accord en termes de couche affectée et de profil de macrocontraintes résiduelles.