Maîtrise et optimisation des microstructures des superalliages à base de nickel - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Control and optimization of the nickel-based superalloys microstructures

Maîtrise et optimisation des microstructures des superalliages à base de nickel

Résumé

This work was undertaken to enhance the current knowledge about the hot deformation of nickel-based superalloys. The main objective was to establish the influence of niobium in solid solution on the behavior of hot working of binary alloys of high purity nickel. For this purpose, different model materials (i.e. Ni-0, 01, 0.1, 1, 2, 5 and 10% Nb + pure Ni) were prepared and hot deformed by torsion test at different temperatures (800, 900 and 1000°C) and strain rates (0,03, 0,1 and 0,3 s-1). This wide range of experimental conditions were found able to determine, in a first step, the basic rheological characteristics and the influence of niobium addition in high purity nickel on the behavior of dynamic recrystallization during hot deformation. The parameters relating to the strain rate sensitivity (m) and the apparent activation energy (Q) were derived from the stress-strain curves. Moreover, the parameters h and r, which describe the hardening and dynamic recovery, were also deduced either directly from the experimental curves using an analytical adjustment method that integrates two types of the classical laws (Law Yoshi-Lasraoui and Jonas [YLJ ] and power law [PW]), or from a procedure based on a direct passage without thereby using this adjustment. The relevance of this procedure lies in its contribution in modeling discontinuous dynamic recrystallization and determining the mobility of grain boundaries. A second step of the experimental program, equally important, relates to the micro-structural/textural characterization through conventional techniques (metallography (OM) and backscattered electron (SEM-EBSD)). Based on the obtained results (microstructures and EBSD cartographies), there were a procession of three different mechanisms operating during the DRX: Continuous-Discontinuous-Geometric (DDRX-CDRX-GDRX). In a third and final step, a formulation for the passage between the two abovementioned laws, was introduced and the concept of the size quantification of the microstructural components (i.e. grains and sub-grains) was also introduced in the DDRX model by comparing the two classical methods of measurement that are the Intercept and the Equivalent Diameter.
Ce travail de thèse a été entrepris dans le but d’améliorer les connaissances actuelles sur la déformation à chaud des superalliages à base de nickel. 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, dans une première étape, les caractéristiques rhéologiques essentielles et l’influence de l’addition de niobium sur le comportement de la recristallisation dynamique. Les paramètres relatifs à la sensibilité à la vitesse de déformation (m) et à l'énergie d'activation apparente (Q) ont été dérivés à partir des courbes contrainte-déformation. En outre, les paramètres h et r, quantifiant l'écrouissage et la restauration dynamique, ont pu être également déduits soit directement à partir des courbes expérimentales en utilisant une méthode analytique d'ajustement qui intègre deux types de lois classiques (loi Yoshi-Lasraoui et Jonas [YLJ], et loi puissance [PW]), soit à partir d'une procédure de passage direct sans pour autant passer par cet ajustement. La pertinence de cette procédure réside dans sa contribution à modéliser la recristallisation dynamique discontinue et à déterminer la mobilité des joints de grains. Une deuxième étape du programme expérimental, non moins importante, se rapporte à la caractérisation microstructurale/texturale des ces matériaux moyennant les techniques classiques de la métallographie (MO) et celles des électrons rétrodiffusés (MEB-EBSD). Sur la base des résultats obtenus (microstructures et cartographies EBSD), une procession de trois différents mécanismes opérant au cours de la DRX a été observée : Continue-Discontinue-Géométrique (DDRX-CDRX-GDRX). Dans une troisième et finale étape, une formulation permettant le passage entre les deux lois citées précédemment a été introduite et le concept de la quantification de la taille des composantes microstructurales (grains, sous-joints) a été également initié dans le modèle DDRX par la comparaison de deux méthodes classiques de mesure qui sont l’Intercept moyen et le diamètre équivalent
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THESE Nedjoua MATOUGUI_15-07-2014 (1).pdf (15.89 Mo) Télécharger le fichier
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Citer

Nedjoua Matougui. Maîtrise et optimisation des microstructures des superalliages à base de nickel. Matériaux. Université Badji Mokhtar de Annaba (Algérie), 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02908697⟩
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