Élaboration de matériaux multicouches par « laminage cumulé contrôlé »
(Elaboration of multilayers by controlled accumulative roll bonding)

URL d'accès : https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupve...

Auteur(s):  Anghelus, Adrian
Date de soutenance : 07/12/2012
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Taillard, Roland ; Avettand-Fenoel, Marie-Noëlle ; Cordier, Catherine
Laboratoire : Unité matériaux et transformation (UMET)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Génie chimique, technologies alimentaires
Discipline : Science des MAtériaux
Mots-clés : Grains ultra-fins
Composites à matrice métallique
Laminage
Aluminium
Verres métalliques
Aluminium -- Alliages
Cristallisation
Transitions de phases
Métaux de transition -- Alliages
Métaux des terres rares

Résumé : Cette étude porte sur la faisabilité de l’élaboration de matériaux multicouches à grains ultrafins par un procédé original de métallurgie douce : le laminage cumulé contrôlé. Les multicouches à base d’aluminium sont renforcés par des alliages de compositions Al-Ni-Sm pris dans des états amorphe ou cristallisés. Cette combinaison à ce jour inédite est originale compte tenu de la différence marquée de comportement mécanique et de mécanisme de déformation des constituants. Les paramètres du procédé sont d’abord définis à partir de la caractérisation de la stabilité microstructurale des constituants et de leur comportement mécanique. Plusieurs types de traitement thermique et mécanique, ainsi que différents nombres de couches ont été testés afin d’optimiser la microstructure et par tant l’aptitude à la mise en forme. Les transformations de phases (recristallisation dynamique ou non de l’aluminium, changements de phases au sein des alliages Al-Ni-Sm…) ont été analysées par diffractométrie X, microscopies et calorimétrie différentielle. Parmi les principaux résultats, la cristallisation du verre métallique induite par déformation est démontrée. En relation avec la modification de propriétés mécaniques induite par le changement de microstructure des renforts, les multicouches élaborées à partir de renforts à l’état cristallin sont plus malléables que celles obtenues au moyen d’alliages à l’état amorphe. La différence est reliée à la fois à la morphologie des débris et à l’accommodation des déformations au niveau des interfaces matrice/renfort. Au stade actuel du travail, un multimatériau a été synthétisé à partir de 216 couches d’aluminium et de 180 feuilles de renfort à l’état cristallin. Ce matériau à grains ultrafins présente encore une distribution non uniforme de fragments de renforts.


Résumé (anglais) : This study of feasibility deals with the development of ultrafine grained (UFG) multilayers by an original process i.e. controlled accumulative roll bonding. Aluminium based multilayers are reinforced by Al-Ni-Sm alloys taken either in the amorphous or crystallized state. This association of materials is particularly interesting according to the significant difference of mechanical behavior and mechanism of deformation of both constituents. The definition of the process parameters arises from the study of both the stability and the mechanical behaviour of the constituents. Numerous thermal and mechanical treatments as well as various numbers of stacked layers have been considered in order to optimize the microstructure and therefore workability of the multilayers. The phase transformations (dynamical or static recrystallization of Al, crystallization of amorphous alloys…) have been investigated by X-ray diffractometry, various kinds of microscopy and differential scanning calorimetry. Among the main results, the crystallization of the metallic glass due to deformation has been proved. Due to the modification of the mechanical properties induced by the change of microstructure of the reinforcements, the multilayers bearing crystalline reinforcements are more deformable than those containing amorphous alloys. The difference is explained by the morphology of the fragments of reinforcements as well as by the accommodation of deformation at their interfaces. Finally, a multimaterial has been prepared from 216 Al layers and 180 layers of crystalline reinforcements. This UFG material presents a heterogeneous distribution of reinforcements.


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