Effet des traitements thermomécaniques sur les transformations displacives de l'alliage Ti-Ni

= Effect of thermomechanical treatments on the displacive transformations of Ti-Ni alloy

• Auteur / Autrice : Fadila Khelfaoui
• Direction : Gérard Guénin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement interne

Microstructure (physique)

Alliages nickel-titane

Résumé

Les alliages base Ti-Ni à mémoire de forme sont très sensibles aux traitements thermomécaniques subis préalablement : laminage à froid et recuits. Ces traitements utilisés dans la littérature n'ont cependant pas été étudiés systématiquement. Le but du travail est d'optimiser les traitements thermomécaniques pour obtenir des propriétés de transformations displacives bien caractérisées et reproductibles. Il s'agit d'identifier et de comprendre les phénomènes qui se produisent lors de ces traitements thermomécaniques dans des alliages Ti-Ni proches de la composition équiatomique. Pour cela, l'étude à été effectuée dans un large éventail de températures (265ʿC-505ʿC) et de temps de recuit (10 secondes-120 jours). Grâce à la sensibilité du pouvoir thermoélectrique (PTE) non utilisé à ce jour pour ce type d'alliage, deux stades de recuit ont été déterminés et caractérisés respectivement par une énergie d'activation apparente de l'ordre de 2. 7eV et de 3. 6eV. Ces deux stades sont identifiés par microscopie électronique en transmission comme étant les stades de restauration et de recristallisation. L'effet des recuits de restauration et de recristallisation sur la transformation martensitique caractérisée par analyse thermique (DSC) et frottement intérieur a également été étudié. Trois zones de recuit associées à différents comportements macroscopiques de la transformation martensitique ont été observées. Ces comportements correspondent bien à l'évolution microstructurale caractérisée par les diverses techniques. D'un point de vue pratique, deux résultats ont été établis : - Une courbe séparant les domaines de restauration et de recristallisation dans le plan (T, t), - Une loi d'équivalence temps - température permettant de définir différents traitements conduisant au même état microstructural et au même comportement de transformation.

Ti-Ni shape memory alloys are very sensitive to the thermomechanical treatments: cold working and annealing. These treatments already used in the literature, have not been however studied systematically. The aim of this work is to optimize the thermomechanical treatments to obtain well characterized and reproducible displacive transformation properties. It is important to identify and to understand the phenomena which occur during these treatments in the equiatomic Ti-Ni alloys. For this purpose, the study is carried out for an extensive range of temperatures (265°C-505°C) and annealing times (10 seconds-120 days). Thanks to the sensitivity of the thermoelectric power (PTE) which has not yet been used for this kind of alloy, two annealing stages are detected and characterized with activation energies of 2. 7eV and 3. 6eV respectively. These two stages are identified by transmission electronic microscopy to be the stages of restoration and recrystallization. The effect of restoration and recrystallization annealings on the martensitic transformation characterized by thermal analysis (DSC) and internal friction are also studied. Three annealing zones are observed associated with different macroscopic martensitic transformation behaviors. These behaviors correspond to the microstructural evolution characterized by various techniques. From a practical point of view, two main results are established: -A diagram indicating the fields for restoration and recrystallization in the (T, t) plan, - A time – temperature law equivalence which is able to define various treatments leading at the same microstructural state and therefore to the same transformation behavior.