Thèse soutenue

Contribution à l'étude expérimentale et numérique à l'échelle de la microstructure de l'écaillage d'un alliage de titane
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Auteur / Autrice : Xavier Boidin
Direction : Hafid Sabar
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique. Physique et sciences pour l'ingénieur
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Metz
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236

Mots clés

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Résumé

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L'écaillage est un processus qui, sous un chargement dynamique rapide, conduit à l'endommagement voire à la ruine d'un matériau. La rupture finale résulte d'un processus progressif de création de vides qui vont sous l'action de certains facteurs s'agrandir puis coalescer. Le Ta6V est l'alliage de titane le plus connu et le plus utilisé. Sa microstructure conditionne en tout premier lieu les propriétés mécaniques du matériau, et est un élément essentiel dans l'analyse de l'endommagement. Le titane étudié présente une microstructure biphasée α+β de type Widmanstätten, composée de colonies de lamelles de phase α séparées par une phase β. Une campagne d'essais d'impact plaque/plaque sur le lanceur à gaz du LPMM a été menée. Le Ta6V utilise les mêmes mécanismes d'écaillage que les aciers, à savoir une phase d'amorçage, de croissance et de coalescence de vides. Du fait de la particularité de la structure, la nucléation des vides se produit à un endroit privilégié. A partir d'observations post-mortem du matériau écaillée, un modèle mésoscopique a été développé permettant de déterminer la contrainte macroscopique d'écaillage en fonction du temps de chargement et du niveau d'endommagement. Afin de prendre en compte l'effet de la microstructure particulière du Ta6V et par la même occasion réduire le nombre de coefficients intervenant dans ce modèle, des simulations d'essai d'impact sont effectuées, dans un code de calcul éléments finis, sur un maillage représentatif de la microstructure du matériau. Une loi de comportement micromécanique, prenant en compte les mécanismes de la plasticité cristalline, est alors implémentée afin de déterminer la contrainte de nucléation.