Article

1 - MICROSTRUCTURES DE PIÈCES EN TI-6AL-4V MISES EN ŒUVRE PAR FABRICATION ADDITIVE

2 - DÉFAUTS INHÉRENTS AUX PIÈCES OBTENUES PAR FABRICATION ADDITIVE

3 - POST-TRAITEMENTS DE PIÈCES EN TI-6AL-4V OBTENUES PAR FABRICATION ADDITIVE

4 - COMPORTEMENT MÉCANIQUE DU TI-6AL-4V MIS EN FORME PAR FABRICATION ADDITIVE

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : BM7930 v1

Fabrication additive de pièces en titane par fusion sélective de lit de poudre

Auteur(s) : Charlotte de FORMANOIR, Stéphane GODET, Mohamed GOUNE, Sylvie BORDÈRE, Stéphane GORSSE

Date de publication : 10 juil. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

RÉSUMÉ

Cet article traite des microstructures et du comportement mécanique de l’alliage Ti-6Al-4V mis en œuvre par fabrication additive, en comparaison avec ses équivalents corroyés. Après une présentation des principales transformations de phases au sein de l’alliage Ti-6Al-4V, le lien entre procédé, microstructure et propriétés mécaniques, les mécanismes de formation des défauts et les effets des post traitements sont décrits.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Additive manufacturing of Ti-6Al-4V parts by powder bed fusion

This article discusses the microstructures and mechanical behaviour of the Ti-6Al-4V alloy used in additive manufacturing, in comparison to its wrought counterparts. After a presentation of the main phase transformations within the Ti-6Al-4V alloy, the relationship between process, microstructure and mechanical properties, defect formation mechanisms and post-treatment effects are described.

Auteur(s)

  • Charlotte de FORMANOIR : Chercheure postdoctorat, Paul Scherrer Institut, - Villigen PSI, Suisse

  • Stéphane GODET : Professeur – Université Libre de Bruxelles, - Centre de recherche Materials Engineering, Characterization, Synthesis and Recycling (4MAT), Bruxelles, Belgique

  • Mohamed GOUNE : Professeur – Université de Bordeaux, - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, - UMR 5026 (CNRS, Univ. Bordeaux, Bordeaux INP), Pessac, France

  • Sylvie BORDÈRE : Chargée de recherche – CNRS, - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, - UMR 5026 (CNRS, Univ. Bordeaux, Bordeaux INP), Pessac, France

  • Stéphane GORSSE : Maître de conférences – Bordeaux INP, - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, - UMR 5026 (CNRS, Univ. Bordeaux, Bordeaux INP), Pessac, France

INTRODUCTION

Au vu de la difficulté de mettre en forme le titane et ses alliages par des procédés conventionnels, la fabrication additive apparaît de plus en plus comme une alternative séduisante pour la production de structures à la géométrie complexe [BM 7 940]. Parmi les différentes technologies de fabrication additive, les procédés de fusion de lit de poudres [BM 7 900] permettent d’obtenir la meilleure précision dimensionnelle. Elle consiste à fabriquer une pièce tridimensionnelle, couche par couche, par fusion sélective de poudre. La fusion par faisceau d’électrons (Electron Beam Melting, EBM) et la fusion sélective par laser (Selective Laser Melting, SLM, ou Laser Beam Melting, LBM) sont à ce jour les deux technologies les plus employées pour la fabrication additive de l’alliage de titane Ti-6Al-4V. Quelle que soit la source d’énergie employée pour la fusion du lit de poudre – faisceau d’électrons ou laser –, la microstructure et les propriétés mécaniques sont conditionnées par l’histoire thermique. La microstructure résultante et les éventuels défauts présents au sein du matériau peuvent, dans une certaine mesure, être modifiés par des traitements thermiques ultérieurs.

Dans cet article, nous rappelons tout d’abord les bases de la métallurgie du titane en nous focalisant sur les transformations de phases au sein de l’alliage Ti-6Al-4V (§ 1.1). Nous décrivons ensuite les microstructures typiques obtenues en sortie de machine. Elles sont comparées à celles générées lors de procédés de corroyage conventionnels (§ 1.2). Nous nous attachons également à l’étude des différents défauts pouvant apparaître en cours de fabrication (porosités, rugosité de surface et contraintes résiduelles) et présentons une approche permettant de décrire le lien de causalité avec les paramètres de construction et la formation des porosités (§ 2). Les différents post-traitements, thermiques ou mécaniques, pouvant être mis en œuvre afin de minimiser l’influence des défauts et d’optimiser la microstructure du matériau sont introduits (§ 3). Les propriétés mécaniques de l’alliage Ti-6Al-4V produit par SLM et EBM sont ensuite présentées (§ 4).

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des notations et des symboles utilisés.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

additive manufacturing   |   titanium alloys

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7930


Cet article fait partie de l’offre

Travail des matériaux - Assemblage

(175 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais En anglais

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Travail des matériaux - Assemblage

(175 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOYER (R.), WELSCH (G.) -   Materials Properties Handbook : titanium alloys.  -  ASM International (1994).

  • (2) -   Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5), Annealed Bar.  -  http://www.matweb.com (n.d.) http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=10d463eb3d3d4ff48fc57e0ad1037434 (2018).

  • (3) -   Titanium Ti-6Al-4V ELI (Grade 23), Annealed.  -  http://www.matweb.com (n.d.) http://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=c4297fb8f1094da189732c224e3be1ed (2018).

  • (4) - RAFI (H.K.), KARTHIK (N.V.), GONG (H.), STARR (T.L.), STUCKER (B.E.) -   Microstructures and Mechanical Properties of Ti6Al4V Parts Fabricated by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting.  -  J. Mater. Eng. Perform. 22, p. 3872-3883 (2013).

  • (5) - LÜTJERING (G.) -   Influence of processing on microstructure and mechanical properties of (α + β) titanium alloys.  -  Mater. Sci. Eng. A. 243, p. 32-45 (1998).

  • ...

NORMES

  • Fabrication additive – Principes généraux – Terminologie. - NF EN ISO/ASTM 52900 - mai 2017

  • Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate. - ASTM B265-15 - 2015

ANNEXES

  1. 1 Brevets

    1 Brevets

    Le procédé de fabrication additive, né en 1984, était principalement utilisé pour le prototypage rapide d’objets polymères.

    ANDRÉ (J.-C.), LE MÉHAUTE (A.), DE WITTE (O.), Dispositif pour réaliser un modèle de pièce industrielle, FR2567668A1, 1984 ( https://bases-brevets.inpi.fr/fr/document/FR2567668.html).

    HAUT DE PAGE

    Cet article est réservé aux abonnés.
    Il vous reste 92% à découvrir.

    Pour explorer cet article
    Téléchargez l'extrait gratuit

    Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


    L'expertise technique et scientifique de référence

    La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
    + de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
    De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

    Cet article fait partie de l’offre

    Travail des matériaux - Assemblage

    (175 articles en ce moment)

    Cette offre vous donne accès à :

    Une base complète d’articles

    Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

    Des services

    Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

    Un Parcours Pratique

    Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

    Doc & Quiz

    Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

    ABONNEZ-VOUS