LA STRUCTURE MICROCRISTALLINE DE DEUX SUPERALLIAGES CONTENANT 1,6 ET 3,5% EN POIDS DE BORE PREPARES PAR HYPERTREMPE, EST BIPHASEE, DE GRAIN GAMMA OU GAMMA ' ET DE BORURES. ETUDE DE LA DEFORMATION PLASTIQUE DE CES ALLIAGES SOUMIS A DES ESSAIS DE COMPRESSION ENTRE 20 ET 900C, ET A DES ESSAIS DE FLUAGE AUX ALENTOURS DE 0,6 FOIS LA TEMPERATURE DE FUSION. LA CHUTE DE LA LIMITE D'ELASTICITE EST DUE A L'APPARITION DE GLISSEMENT AUX JOINTS DE GRAINS. ANALYSE DE LA MICROSTRUCTURE DE DEFORMATION. A HAUTE TEMPERATURE, LA PLUPART DES GRAINS SONT DEPOURVUS DE DISLOCATIONS. AU-DESSUS DE 600C, LA DEFORMATION REGISSANT LA VITESSE DE FLUAGE EST DOMINE PAR LE GLISSEMENT AUX JOINTS DE GRAINS CONTROLE PAR LA DIFFUSION AU COEUR DES DISLOCATIONS

Cet ouvrage traite une étude expérimentale et modélisation du comportement mécanique des alliages modèles nickel niobium au cours de leurs déformation à chaud. Ceci menera à améliorer les connaissances actuelles sur la déformation à chaud des superalliages à base de nickel, destinés pour la fabrication des disques de turbines (terrestres, aéronautique ou autres). L'objectif principal est d'établir l'influence de la teneur en niobium en solution solide sur le comportement de déformation à chaud d'alliages binaires de haute pureté à base de nickel. Pour ce faire, différents matériaux modèles Ni-Nb (Ni-0,01, 0,1, 1, 2, 5 et 10%Nb, + Ni pur), ont été élaborés et déformés en torsion à chaud à différentes températures (800, 900 et 1000°C) et vitesses de déformation (0.03, 0.1 et 0.3 s-1). Cette large gamme de conditions expérimentales est en mesure de déterminer les caractéristiques rhéologiques essentielles et l'influence de l'addition de niobium sur le comportement de la recristallisation dynamique, de caractériser les microstructures et microtextures de ces alliages par la technique moderne EBSD, et de proposer un concept de quantification de la taille des grains via le modele DDRX.

LA PREVISION DES PROPRIETES MECANIQUES D'USAGE (LIMITE D'ELASTICITE ET TENUE EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE) DES PIECES FORGEES DESTINEES A LA FABRICATION DES TURBOREACTEURS EST UNE PREOCCUPATION PERMANENTE DU BUREAU D'ETUDE. LES DISQUES QUI MAINTIENNENT LES AUBES ET TRANSMETTENT LE COUPLE MECANIQUE SONT EXTREMEMENT SOLLICITES A HAUTE TEMPERATURE, CE QUI NECESSITE D'EN CONNAITRE PRECISEMENT LES PROPRIETES MECANIQUES ET DE MESURER LEUR DISPERSION DANS CHAQUE PIECE. CETTE DISPERSION EST DUE A L'HETEROGENEITE DE LA MICROSTRUCTURE (ECROUISSAGE, DENSITE DE DISLOCATIONS, TEXTURE, TAILLE DES GRAINS, PROPORTION OU DISTRIBUTION DES PRECIPITES) QUI EST INTRODUITE PAR LE FORGEAGE ET LES TRAITEMENTS THERMIQUES. D'UNE PART, DES DEVELOPPEMENTS SPECIFIQUES DE L'ANALYSE PAR DIFFRACTION DES RAYONS X PERMETTENT DE QUANTIFIER LOCALEMENT CES DIFFERENTS PARAMETRES SUR DES VOLUMES REPRESENTATIFS A L'ECHELLE DES PIECES, ET DE MESURER LEURS POIDS SUR LES PROPRIETES MECANIQUES. D'AUTRE PART, LA MODELISATION DES PIECES SUR FORGE 2 COUPLEE A UN POST PROCESSEUR METALLURGIQUE (PPM) ET A LEUR CARACTERISATION PAR DRX PERMET DE PROPOSER DES MODELES DE PREVISION. LA PREVISION DE LA LIMITE D'ELASTICITE DES PIECES FABRIQUEES EN ALLIAGE 718 EST OBTENUE PAR UNE LOI PHENOMENOLOGIQUE CONSTRUITE A PARTIR DE TROIS PARAMETRES PHYSIQUES DETERMINES PAR DRX : ECROUISSAGE (ELARGISSEMENT DES RAIES DE DIFFRACTION), TAILLE DES GRAINS CRISTALLOGRAPHIQUES, TEXTURE. UN MODELE DE PREVISION EST ETABLI A PARTIR DES VARIABLES METALLURGIQUES DU PPM. DANS LE CAS DE LA FATIGUE OLIGOCYCLIQUE DE L'ALLIAGE TI-17, LA DEFORMATION PLASTIQUE HETEROGENE DES PHASES ET LA TEXTURE INTRODUITE PAR LE FORGEAGE FAVORISENT L'AMORCAGE DE FISSURES A L'INTERFACE /. LA PREVISION DE LA DUREE DE VIE EST BASEE SUR LA QUANTIFICATION DES CONTRAINTES ENTRE LES PARTICULES , LEUR LONGUEUR ET LEUR TEXTURE. UN MODELE DE PREVISION CONSTRUIT A PARTIR DE LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT PENDANT LA TREMPE APRES LE FORGEAGE ET DE LA DEFORMATION TOTALE CUMULEE EST INTEGRE AU PPM DE FORGE 2.

Nous avons entrepris l'étude d'alliages strictement binaires nickel-niobium et d'alliages strictement ternaires comme les nickel-chrome-niobium et les nickel-chrome-tantale. Notre étude a essentiellement porté sur le mécanisme de la précipitation en abordant les problèmes relatifs à la structure des phases précipitées, à la morphologie des alliages durcis par précipitation et aux mécanismes de leur déformation plastique. Cette étude a été effectué principalement en utilisant les techniques de diffraction et de microscopie électroniques que nous avons complétées en suivant l'évolution de certaines propriétés mécaniques telles que la dureté, la limite élastique et l'allongement à la rupture à température ambiante. Enfin pour prendre position dans une controverse subsistant entre certains auteurs au sujet du mécanisme de précipitation de la phase [gamma]' des alliages de nickel durcis par l'aluminium, nous avons repris rapidement l'étude de la précipitation dans les alliages binaires nickel-aluminium.

L'extrusion angulaire à aire transversale égale a attiré une grande attention dans les dernières années principalement grâce au potentiel de cette technique d'atteindre des très grands taux de déformation avec le but final d'obtenir des matériaux massifs ayant des microstructures à grains très fins. Le procédé consiste dans le passage d'un échantillon à travers deux canaux ayant la même section transverse formant un angle psi, qui est souvent de 90° et parfois de 120°. Ceci impose un très grand taux de déformation au matériau métallique dans un passe et le procédé peut être répété afin de diminuer la taille des grains jusqu'à une valeur caractéristique du matériau déformé. Il a été montré avant que l'ECAE est un procédé hétérogène mais il reste encore beaucoup de questions à répondre sur la compréhension des phénomènes liées à la déformation par ECAE ainsi qu'en ce qui concerne l'ampleur de son hétérogénéité. Deux monocristaux en nickel très pur ayant des différentes orientations initiales ont été déformés par ECAE et étudiées à l'aide de plusieurs techniques. L'évolution de la texture et de la microstructure a été analysée en utilisant la diffraction des neutrons et des rayons X, le MEB, le MET, l'imagerie d'orientation ainsi que la microscopie optique. Ce travail a révélé la présence d'une importante hétérogénéité sur l'hauteur des deux échantillons et on a attribué cette hétérogénéité au changement continu du mode de déformation. Il a été aussi montré que l'orientation initiale a une très importante influence sur les mécanismes d'affinage de la microstructure par la formation des hétérogénéités de déformation comme les bandes de déformation et les bandes de cisaillement

EN RAISON DE LEUR FAIBLE DENSITE ET DE LEURS BONNES PROPRIETES MECANIQUES A HAUTE TEMPERATURE, LES ALLIAGES INTERMETALLIQUES BASE TIAL ONT UN GRAND POTENTIEL POUR DES APPLICATIONS INDUSTRIELLES DANS LE DOMAINE D'AERONAUTIQUE. LE DEVELOPPEMENT D'ALLIAGES MULTIPHASES A PERMIS D'AMELIORER SENSIBLEMENT LA DUCTILITE DE CES MATERIAUX QUI JUSQU'ALORS RESTAIT LEUR POINT FAIBLE. EN FONCTION DE LA COMPOSITION CHIMIQUE, DES CONDITIONS D'ELABORATION ET DES TRAITEMENTS THERMIQUES APPLIQUES, IL A ETE OBTENU DES MICROSTRUCTURES DE NATURE DIFFERENTE QUI CONFERENT DES PROPRIETES MECANIQUES DIFFERENTES. DANS CE CONTEXTE, NOTRE DEMARCHE CONSISTE A MENER A L'ECHELLE MICROSCOPIQUE DES ETUDES CORRELEES DE LA MICROSTRUCTURE ET DES PROCESSUS ELEMENTAIRES DE DEFORMATION DANS DES ALLIAGES TIAL LAMELLAIRES. NOUS AVONS TRAVAILLE SUR UN ALLIAGE MODELE, L'ALLIAGE PST, ET SUR DEUX ALLIAGES PLUS PROCHES DES MATERIAUX A VOCATION INDUSTRIELLE. L'ETUDE QUALITATIVE ET QUANTITATIVE DE LA MICROSTRUCTURE MENEE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE NOUS A PERMIS D'EN IDENTIFIER LES CARACTERISTIQUES PERTINENTES. NOUS AVONS DETERMINE LES ENCHAINEMENTS DES DIFFERENTES LAMELLES ET LA NATURE DES INTERFACES LES SEPARANT. CECI NOUS A PERMIS DE DECRIRE LES PROCESSUS DE TRANSFORMATION DE PHASE ET DE MISE EN ORDRE ACTIFS LORS DE LA MISE EN PLACE DE CETTE MICROSTRUCTURE. PAR DEFORMATION IN SITU DANS LE MICROSCOPE ELECTRONIQUE, NOUS AVONS ETUDIE LES MECANISMES ELEMENTAIRES DE DEFORMATION A L'INTERIEUR DES LAMELLES ET AUX INTERFACES. A L'INTERIEUR DES LAMELLES DEUX MODES DE DEFORMATION, LE GLISSEMENT DES DISLOCATIONS PARFAITES ET LE MACLAGE, ONT ETE OBSERVES ET ANALYSES. AUX INTERFACES, NOUS AVONS DECRIT LES PROCESSUS DE TRANSMISSION DE LA DEFORMATION ET ISOLE LES ELEMENTS QUI LES CONTROLENT. IL APPARAIT QUE LA NATURE CRISTALLOGRAPHIQUE DES INTERFACES ET LA DISTRIBUTION DES CONTRAINTES CALCULEE PAR UN PROGRAMME MIS AU POINT LORS DE CE TRAVAIL JOUENT UN ROLE PREPONDERANT.