Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Influence of Laser Beam Welding on the Metallurgical and Mechanical Properties of the Titanium Alloy Ti-6Al-4V

Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V

Résumé

Welding operation consists of assembling two or more pieces to ensure the continuity of a structure. The resulting assembly may withstand mechanical loads. However, the welding operation modifies the state of materials. In other words, the metallurgical and mechanical behaviour of the latter is deeply affected. This work aims to better understand the influence of welding on the metallurgical and mechanical behavior of the Ti-6Al-4V titanium alloy. Comprehensive metallurgical analyses of the welded joint are carried out and reveal a sharp and strong microstructure gradient between the fusion zone and the base metal. Several residual stress fields are quantified by X-ray diffraction analyzes. Those residual stress fields are then compared with finite element simulations of the welding of a Ti-6Al-4V titanium alloy. The simulation are based on a weakly coupled model that accounts for temperature, stresses and phase transformations. The failure behaviour of the welded joint is studied. An overmatch was highlighted with mechanical tests. The fracture finally occurs in the base metal despite the presence of defects in the fusion zone. A Gurson-Tvergaard-Needleman approach is carried on. The mechanical parameters are quantified from mechanical tests on homogeneous samples of base metal and of a representative microstructure of the welded joint, which has been obtained from heat treatments. The model are in good agreement with mechanical tests
Le soudage est une opération consistant à assembler deux ou plusieurs pièces afin d’assurer la continuité d’une structure. Toutefois, l'opération de soudage n'est pas sans conséquence pour le matériau cible. En effet, l'état métallurgique et mécanique de ce dernier est profondément affecté. Cette étude vise à une meilleure compréhension de l'influence du procédé de soudage sur l'état métallurgique et mécanique de l'alliage de titane TA6V. L'état métallurgique de la liaison soudée a été caractérisé. Ces analyses ont mis en évidence un fort gradient de microstructure entre la zone fondue et le métal de base. Ces évolutions engendrent des contraintes résiduelles. Ces dernières ont été évaluées par le biais de la diffraction des rayons X. Une campagne d'essais a été réalisée à l'ESRF (ligne BM02). Les champs de contraintes ont été comparés aux prédictions d'un modèle de comportement mécanique. Les évolutions de microstructure sont également la source d'un gradient de propriétés mécaniques. Le comportement mécanique des liaisons soudées a été étudié. La zone fondue présente des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de base. La rupture intervient au sein de ce dernier, malgré la présence de défauts dans la zone fondue. Les résultats ont été comparés au modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman. Le modèle permet de restituer de façon très satisfaisante le comportement mécanique des liaisons soudées
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-02948432 , version 1 (24-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02948432 , version 1

Citer

Benjamin Sarre. Influence du soudage laser Nd˸YAG sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de l'alliage de titane TA6V. Matériaux. Université de Technologie de Troyes, 2018. Français. ⟨NNT : 2018TROY0019⟩. ⟨tel-02948432⟩
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