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Etude de l'alliage de titane TA6V obtenu par fabrication additive : microstructure, élasticité et contraintes résiduelles

Dumontet, Nathan. Etude de l'alliage de titane TA6V obtenu par fabrication additive : microstructure, élasticité et contraintes résiduelles. PhD, Sciences et Génie des Matériaux, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2019

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Abstract

Les procédés de fabrication additive ont actuellement atteint une maturité suffisante pour produiredes pièces en série dans plusieurs secteurs industriels. Au cours de cette étude, nous nousfocalisons sur la fabrication par fusion laser sur lit de poudre d’alliages métalliques et en particulierl’alliage TA6V qui est l’alliage de titane le plus couramment utilisé. En effet, les cinétiques derefroidissement du matériau au cours de ce procédé induisent une microstructure martensitiqueparticulière dont les propriétés sont encore mal connues, notamment en termes d’élasticité. Deplus, les pièces en TA6V obtenues par fabrication additive souffrent de l’apparition d’importantescontraintes résiduelles pouvant provoquer leur distorsion voire leur fissuration. Actuellement, lasolution employée pour pallier à l’apparition de contraintes résiduelles consiste en un traitementthermique de détensionnement qui permet de relaxer les contraintes, sans comprendre leurgenèse. La première partie de ce mémoire de thèse est consacrée à l’étude de la microstructurede pièces avant et après un traitement de détensionnement. Nous avons ainsi pu étudier la phasemartensitique ’ qui précipite initialement dans le matériau ainsi que la transformation de phase de ’à (+) apparaissant au cours du traitement thermique. Dans un second temps, nous avons étudiél’élasticité des différentes phases expérimentalement et par calculs atomistiques (DFT). L’étudeexpérimentale a été menée à l’échelle macroscopique par essais de traction et vibrationacoustique et localement par diffraction de rayons X. L’ensemble des résultats indique que laphase martensitique ’ est moins rigide et plus anisotrope que la phase (des variations de moduled’Young de l’ordre de 15% sont obtenues). Dans la dernière partie de cette étude, l’effet deparamètres de la fabrication additive sur les contraintes résiduelles a été étudié. Les contraintesrésiduelles ont été déterminées par différentes méthodes telles que la diffraction de rayons X, deneutrons ou la courbure de ponts. Nous avons ainsi montré que la conductivité thermique dusupport, le temps de repos et la forme de l’échantillon avaient un effet important sur lescontraintes résiduelles tandis qu’aucun effet clair de la position sur le plateau, de la hauteurd’échantillon ou de la densité d’énergie n’a pu être mis en évidence. Ces différents résultatsapportent une meilleure connaissance des propriétés du matériau et permettent de mieuxcomprendre la genèse des contraintes résiduelles dans les pièces en TA6V élaborées par fusionlaser sur lit de poudre ; offrant ainsi la possibilité d’améliorer la modélisation et l’optimisation desparamètres de ce procédé de fabrication additive en vue d’une meilleure utilisation industrielle

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Viguier, Bernard and Malard, Benoît
Statistics:download
Deposited On:04 Mar 2020 13:23

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