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RÉSUMÉ
L'intérêt technologique de l'analyse de texture des matériaux polycristallins est principalement dû à l'anisotropie macroscopique qui résulte d'orientations préférentielles des cristallites. Cet article étudie les procédés qui permettent d'imprimer une texture dans un matériau industriel, notamment la déformation plastique qui a lieu au cours de la mise en forme, la recristallisation primaire destinée à développer, souvent, une forte composante cube et la transformation de phase, illustrée sur un acier micro-allié de haute résistance (HSLA) coulé en bande mince. Le développement de matériaux avec des textures adaptées sur mesure permettra, ultérieurement, d'optimiser les textures en vue d'atteindre les propriétés d'utilisation de plus en plus exigeantes visées pour ces matériaux.
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Claude ESLING : Professeur émérite à l’Université de Lorraine - Laboratoire d’Étude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux & Laboratoire d’Excellence DAMAS, Université de Lorraine, Metz, France
INTRODUCTION
L'importance scientifique et industrielle de la maîtrise des textures des matériaux polycristallins est due aux conséquences des textures :
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sur la formabilité des métaux en feuille,
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et sur la mise en forme et les propriétés d'alliages très anisotropes, notamment les matériaux hexagonaux comme le zinc, le zirconium ou le titane.
L'optimisation de la texture du produit fini permet d'améliorer ses propriétés d’usage. Des exemples remarquables sont les tubes de gainage pour le combustible nucléaire, les tôles magnétiques douces, les matériaux magnétiques durs, les supraconducteurs à haute température critique, les substrats céramiques et beaucoup d’autres. L’alliage d’aluminium 1050 (composé à 99,5 % d’aluminium ou aluminium A5) est communément utilisé en tôlerie où les exigences de résistance sont modérées, notamment pour sa conductivité électrique élevée. En particulier, la fabrication de condensateurs électrolytiques nécessite le développement d'une texture cube très prononcée. L’alliage austénitique Fe-Ni36% dénommé « Invar® » est utilisé dans des dispositifs électroniques en raison de son faible coefficient de dilatation thermique et de ses bonnes propriétés magnétiques. À cet effet, il est avantageux d'avoir une importante fraction d'orientation cube. L'acier micro-allié de haute résistance HSLA (High Strength Low Alloy) obtenu par coulée en bande mince présente un grand intérêt industriel, notamment parce que le durcissement est obtenu par précipitation et affinement de la taille de grains.
Cet article détaille les mécanismes selon lesquels une texture cristallographique se forme dans les matériaux. Il suit ainsi l'article [M 3 040] « Définitions et techniques expérimentales » qui détaille les outils permettant de déterminer quantitativement les textures cristallographiques. Il sera lui-même suivi par l'article [M 3 042] « Propriétés des matériaux texturés » qui donne des outils pour calculer les grandeurs anisotropes des matériaux polycristallins et pour optimiser les propriété d'usage de ces matériaux.
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3. Conclusion
L'analyse de texture est utilisée de façon courante dans les industries de production de matériaux de structure. Cet article a montré que les étapes successives de la production, comme la déformation plastique, la recristallisation et la transformation de phase, impriment une texture caractéristique au matériau. Après avoir détaillé les mécanismes de formation de la texture, il faut aussi tirer le meilleur parti des textures pour optimiser les propriétés. L'article [M 3 042] détaille la relation texture cristallographique – propriétés mécaniques et physiques des matériaux polycristallins. Des caractéristiques utilisées dans l'industrie comme divers coefficients d'anisotropie (e.g. de Lankford) ou diverses courbes limites (e.g. de formage) seront détaillées. Pour optimiser les propriétés des matériaux, en plus des techniques classiques bien établies, des outils plus récents, comme l'application de champs magnétiques au cours des différentes phases d'élaboration, seront étudiés.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DUCHENE (L.) - « FEM study of metal sheets with a texture based, local description of the yield locus ». - PhD thesis, Université de Liège, Liège, Belgique (en libre accès sur internet, cf. rubrique Sites Internet) (2003).
-
(2) - VAN HOUTTE (P.) - Acta Metallurgica. - 26, 591 (1978).
-
(3) - BUNGE (H.J.), ESLING (C.) - Scripta Metallurgica. - 18, 191 (1984).
-
(4) - BAO (L.), SCHUMAN (C.), LECOMTE (J.-S.), PHILIPPE (M.-J.), ZHAO (X.), ZUO (L.), ESLING (C.) - Computers Materials & Continua. - 15(2), 113 (2010).
-
(5) - BAO (L.), LECOMTE (J.-S.), SCHUMAN (C.), PHILIPPE (M.-J.), ZHAO (X.), ESLING (C.) - Advanced Engineering Materials. - 12(10), 1053 (2010).
-
(6) - WANG (S.), ZHANG (Y.), SCHUMAN (C.), LECOMTE (J.-S.), ZHAO (X.), ZUO (L.), PHILIPPE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
DAHLEM-KLEIN (E.), KLEIN (H.) et PARK (N.J.). – Program system : ODF-Analysis, Cuvillier-Verlag Göttingen, 109 p. (1993).
PARK (N.J.), KLEIN (H.) et DAHLEM-KLEIN (E.). – Program system : physical properties of textured materials. Cuvillier-Verlag Göttingen, 150 p. (1993).
Schaeben et al. A MATLAB Toolbox for Quantitative Texture Analysis,
Boîte à outils MATLAB pour l’analyse quantitative des textures, développé par H. Schaeben et al., TU Freiberg, Allemagne
http://code.google.com/p/mtex/
MAUD est l’acronyme pour « Material Analysis Using Diffraction », code général d’analyse de diffraction/réflectivité basé en partie sur les méthodes de Rietveld
http://maud.radiographema.com/
BEARTEX est l’acronyme pour « Berkeley Texture Package », ensemble de programmes pour l’analyse quantitative des textures basé sur Windows.
http://www.ecole.ensicaen.fr/_chateign/qta/beartex/
Logiciel...
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