geyer-2.jpg, par jfages

Soutenance de thèse de Morgane GEYER

Jeudi 1 juillet 2021 - 14h00

Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312

Génie mécanique, mécanique des matériaux

sur "Impact des paramètres du procédé FSW sur les évolutions métallurgiques multi-échelles et le comportement mécanique de soudures hétérogènes Al2024/Ti-6Al-4V en transparence"

à IMT Mines Albi

Lien de connexion

Composition du jury

• Mme Christine BOHER : IMT Mines Albi - Directrice de thèse
• Mme Vanessa VIDAL : IMT Mines Albi - Co-directrice de thèse
• M. Mohammad JAHAZI : Ecole de Technologie Supérieure (ETS) - Rapporteur
• M. Eric HUG : Université de Caen - Rapporteur
• Mme Marie-Noëlle AVETTAND-FÉNOËL : Université de Lille 1 - Examinatrice
• M. Guillaume RACINEUX : Ecole Centrale de Nantes - Examinateur
• M. Mario GUILLO : Institut Maupertuis - Examinateur
• M. Yann LANDON : Université Paul Sabatier Toulouse III - Examinateur

Mots-clés

Soudage FSW hétérogène, Alliages d'aluminium Al2024, Alliages de titane Ti-6Al-4V, Flux de matière, Microstructure, Comportement mécanique.

Résumé

Le soudage hétérogène Al2024/Ti-6Al-4V présente des possibilités d’allègement dans le secteur aéronautique, grand consommateur d’alliages de titane, à travers le remplacement des structures monolithiques en titane par des structures dites « hybrides » Al2024/Ti-6Al-4V. En raison de leurs grandes différences de propriétés physiques et de la formation de phases fragiles à l’interface, leur soudage par les procédés classiques par fusion n’est pas maitrisé. Le procédé de soudage par friction malaxage (FSW), s’opérant à l’état solide, se positionne comme un candidat prometteur au soudage Al2024/Ti-6Al-4V. Cette thèse vise à appréhender les relations existantes entre les paramètres du procédé, les évolutions métallurgiques induites à différentes échelles (du flux de matière aux échelles du grain et atomique) et le comportement mécanique des soudures, en vue de dégager des conditions de soudage optimisées au regard des propriétés mécaniques. En particulier, les soudures étant régies par des phénomènes thermique, d’écoulement de matière et métallurgique, les travaux de recherche sont organisés autour de ces trois aspects. Tout d’abord, l’instrumentation des essais FSW par thermographie infrarouge, couplée à des résultats numériques ont permis de relier les conditions de soudage étudiées à un indice de chaleur. La caractérisation des soudures a ensuite révélé la formation de discontinuités « macroscopiques » (crochets, film continu de clad) dont les caractéristiques sont tributaires du flux de matière. A une échelle plus fine, des hétérogénéités métallurgiques, principalement attribuées à des évolutions de l’état de précipitation, sont observées dans l’Al2024. Enfin, à l’interface des hétérogénéités chimiques, pouvant donner lieu à la formation de composés intermétalliques, ont été identifiées. La contribution de toutes ces évolutions sur le comportement mécanique des joints soudés a été évaluée par corrélation d’images. En particulier, il est montré que les évolutions liées au flux de matière prédominent pour les conditions de soudage étudiées. L’ensemble des résultats obtenus dans le cadre de ce travail ouvrent des perspectives intéressantes pour l’optimisation des propriétés mécaniques. Ces dernières convergent vers la nécessité de minimiser les hétérogénéités induites lors du soudage à travers le choix d’un outil FSW permettant un malaxage efficace de la matière et des vitesses d’avance et de rotation élevées qui réduisent les variations de dureté dans l’Al2024.