Forgeage β du Ti17 Propriétés en fatigue - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

βforging of Ti17 - Fatigue properties

Forgeage β du Ti17 Propriétés en fatigue

Résumé

Low cycle fatigue is a major concern for rotary components like the compressor disk made in Ti17. The dispersion in fatigue life could be very important and the ex-β grains inherited from the β-forging process seems to be implicated. So the goal of this work is to:
- understand and simulate the crystallographic evolution of the β phase during β-forging
- study the impact of crystalline orientation of β grains (bcc) and α plates (hcp) on fatigue
- analyse the effects of modifications on the loading path on the texture that partly influences the dispersion in fatigue life

A polycrystalline model was used to simulate the β grains evolution during β-forging in an actual 3D aggregate (determined by EBSD). The texture obtained numerically is in good agreement with experiment. The formation of millimetric crystallographic zones composed of clusters of grains with <100> or <111> direction aligned with the forging direction, experimentally observed, is predicted by the model.

In order to decrease the size of the crystallographic zones a modification of the loading path was simulated. A minimum of texture is clearly found. The experimental study points out the impact of the strain rate on the morphology and texture.

The fatigue study has shown that a crystallographic family of α plates, related to the forged β grains orientation, tends to favour multiple crack nucleation. Simulations of the local behaviour of α/β microstructure, under macroscopic elastic loading, point out the first active slip systems at α/β interface correspond to the observed fatigue crack nucleation.
Les disques des compresseurs fabriqués en Ti17 peuvent présenter un important facteur de dispersion des durées de vie en fatigue. La structure β (c.c.) héritée du forgeage à haute température étant mise en cause, nos objectifs furent de :
- comprendre et modéliser l'évolution cristallographique de la phase β durant le forgeage β
- étudier l'impact de l'orientation cristalline des grains β et des aiguilles α (h.c.) sur la fatigue
- d'analyser les effets d'un changement de trajet de déformation sur la texture responsable en partie de la dispersion des durées de vie

L'évolution des grains β pendant le forgeage a été modélisée à l'aide d'une approche cristalline sur un agrégat 3D réel (EBSD). La texture simulée est en bon accord avec l'expérience. La formation de domaines cristallographiques de taille millimétrique, composés d'amas de grains présentant une direction <100> ou <111> parallèle à la direction de forgeage, constatée expérimentalement, a été retrouvée.

Afin de diminuer la taille des domaines cristallographiques un changement de trajet de chargement a été simulé. Le passage par un minimum de texture a été clairement montré. L'étude expérimentale correspondante a révélé le rôle de la vitesse sur la morphologie et la texture.

L'étude expérimentale en fatigue a mis en évidence une population cristallographique d'aiguilles, en relation avec les orientations des grains β forgés, favorable à la multifissuration. La modélisation du comportement local du matériau biphasé, sous sollicitation macroscopique élastique, révèle que les premiers systèmes de glissement actifs aux interfaces α/β correspondent aux endommagements observés expérimentalement.
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Dates et versions

tel-00090035 , version 1 (26-08-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00090035 , version 1

Citer

Jérôme Delfosse. Forgeage β du Ti17 Propriétés en fatigue. Mécanique [physics.med-ph]. Ecole Centrale Paris, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00090035⟩
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