[Publication] Transformations de phases à l’état solide et genèse des contraintes résiduelles dans les alliages de titane
Les traitements thermomécaniques des alliages de titane comportent des opérations de trempe qui conduisent à la formation de contraintes résiduelles à différentes échelles et à des distorsions qu’il faut pouvoir maîtriser. Malgré une littérature abondante, l’influence des transformations de phases sur la genèse des contraintes résiduelles macroscopiques a été peu étudiée pour ces traitements.
Les chercheurs de l’IJL ont associé expériences et simulations pour comprendre l’influence des transformations de phases à l’état solide sur la genèse des contraintes. Des traitements de trempe eau précédée d’une mise en solution dans le domaine haute température ont été appliqués à l’IJL à des échantillons massifs de laboratoire en alliage TA6V et Ti17. Les contraintes résiduelles après trempe ont été déterminées par la méthode du contour, récemment introduite (coll. Mat-In-Méca), pour obtenir leur distribution dans le plan médian. La diffraction de neutrons (coll. HZB, Berlin) a permis d’obtenir un profil radial de contraintes en excellent accord avec la méthode du contour. Enfin, la méthode du trou (coll. CETIM Senlis) est complémentaire, car elle permet des déterminations plus précises près de la surface.
Il ressort des expériences et de la simulation que les transformations de phases n’ont pas un impact direct significatif sur la genèse des contraintes, à cause des faibles déformations induites (variation de volume, plasticité de transformation). Mais la simulation (modèle multiphysique prédisant les couplages entre évolutions thermiques, mécaniques et métallurgiques) montre que les déformations plastiques à l’origine des contraintes résiduelles sont générées à haute température, lorsque les transformations de phases sont en cours. Il faut alors considérer leur impact sur le comportement thermomécanique pour pouvoir prédire précisément les contraintes résiduelles.
Cette étude a été soutenue par le LabEx DAMAS, dans le cadre du post-doctorat de David Maréchal.
Références :
Titre : Formation of residual stresses during quenching of Ti17 and Ti–6Al–4V alloys: Influence of phase transformations
Auteurs : Julien Teixeira, David Maréchal, Robert C. Wimpory, Sabine Denis, Fabien Lefebvre, Renaud Frappier
Nom de la revue : Materials Science and Engineering A
Date de parution (en ligne) : Décembre 2021
Lien : https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142456
Légende de l'image : Cartographie 2D de la contrainte résiduelle axiale dans le plan médian d’un cylindre en TA6V (diamètre 40 mm) après trempe obtenue par la méthode du contour. Profil radial de contrainte axiale obtenu par méthode du contour, diffraction de neutrons et méthode du trou.
