Bibliographie & annexes
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English
Auteur(s)
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Jean-Jacques BLANDIN : Ingénieur de l’École centrale de Lyon - Docteur de l’Institut national polytechnique de Grenoble - Chargé de recherche au CNRS - Institut national polytechnique de Grenoble
-
Michel SUERY : Docteur ès sciences physiques - Directeur de recherche au CNRS - Directeur du laboratoire Génie physique et mécanique des matériaux ESA CNRS no 5010 - Institut national polytechnique de Grenoble
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La superplasticité est une propriété de déformation plastique à haute température (
où T f est la température de fusion du métal exprimée en kelvins) d’un matériau polycristallin qui se caractérise par des allongements à rupture importants pouvant dépasser 1 000 % au cours d’un essai de traction. Cette grande stabilité de la déformation est mise à profit pour la mise en forme par thermoformage de pièces souvent complexes et difficiles à mettre en forme selon une autre technique. La mise en forme superplastique trouve ainsi de nombreuses applications, en particulier dans l’aéronautique, grâce à l’utilisation des alliages de titane et d’aluminium.
Le présent article traitera des aspects fondamentaux de la superplasticité et détaillera les principales familles de matériaux pouvant présenter ce comportement. Quelques considérations sur les procédés de mise en forme seront également présentées.
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Procédés de mise en forme
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4. Matériaux industriels à comportement superplastique
4.1 Alliages de titane
La superplasticité des alliages de titane est connue depuis une trentaine d’années et cette propriété a très vite suscité un intérêt soutenu pour la mise en forme de pièces en raison des faits suivants : ces alliages présentent un comportement superplastique dans les conditions conventionnelles de transformation ; la mise en forme superplastique peut être associée avantageusement au soudage par diffusion de matière pour la réalisation de pièces de structure aéronautique à très hautes caractéristiques mécaniques et d’une masse très faible ; aucun endommagement important n’apparaît pendant la déformation superplastique. En revanche, ce sont des alliages chers, difficiles à mettre en forme selon les techniques traditionnelles de formage et d’usinage.
Une quinzaine de nuances ont été rendues superplastiques dans les années 80, la plus importante étant l’alliage TA 6 V dont la température de mise en forme superplastique se situe entre 840 et 930 oC, conduisant à des allongements en traction pouvant être supérieurs à 1 000 % à des vitesses de déformation de quelques 10– 4 s –1 . Dans ces conditions de température, l’alliage présente une structure biphasée α / β, nécessaire pour limiter le grossissement des grains. Afin de diminuer la température de formage superplastique de ce type d’alliage, des travaux ont mis en évidence la possibilité de réduire d’environ 100 oC cette température par additions de certains éléments tels que le nickel, le cobalt ou le fer (environ 2 % en masse). Récemment, des comportements superplastiques ont pu être obtenus à des températures aussi basses que 700 oC dans le cas d’alliages de titane admettant comme éléments d’addition, du chrome, de l’aluminium, du molybdène, du fer, du zirconium et de l’étain ...
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Matériaux industriels à comportement superplastique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - UNDERWOOD (E.E.) - Superplasticity and related phenomena (Superplasticité et phénomènes associés). - Journal of Metals 14, p. 914 (1962).
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(2) - ASHBY (M.F.), VERRALL (R.A.) - Diffusion-accommodated flow and superplasticity (Superplasticité et déformation contrôlée par de la diffusion). - Acta Metallurgica, 21, p. 149-163 (1973).
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(3) - BALL (A.), HUTCHINSON (M.M.) - Superplasticity in the aluminium-zinc eutectoid (Superplasticité de l’alliage eutectoïde aluminium-zinc), - Metals Science Journal, 3, p. 1-7 (1969).
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(4) - MUKHERJEE (A.K.) - The rate controlling mechanism in superplasticity (Les mécanismes de contrôle de la déformation superplastique), - Materials Science Engineering, 8, p. 83-89 (1971).
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(5) - RAJ (R.), CHYUNG (C.K.) - Solution precipitation creep in glass ceramics (Fluage par dissolution – précipitation dans des céramiques à phase vitreuse), - Acta Metallurgica, 29, p. 159-166 (1980).
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