Pour étudier le comportement plastique du matériau, une série d’essais de traction ont été réalisés. Les essais les plus représentatifs des conditions de chargement du procédé sont présentés dans cette partie. Dans tous les cas, l’éprouvette est soumise à une sollicitation qui génère un état de contrainte et de déformation supposé uniforme dans tout le volume utile, dépendant de l’essai, ce qui permet de l’assimiler à un élément de volume.
2.5.1 Traction des échantillons en phase des tôles fines
2.5.1.1 Orientation 0° DL
La courbe contrainte vraie-déformation vraie (Figure 60) obtenue pour un essai de traction avec l’analyse d’images a été tracée pour un échantillon d’épaisseur 0,1 mm à température ambiante.
Figure 60. Courbe contrainte vraie en fonction de la déformation vraie obtenue par traction
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On constate que le matériau plastifie pratiquement dès le début de la déformation, ce qui rend difficile l'identification du module d'Young ainsi que la détermination claire d'une contrainte d'écoulement franche. Ceci est par contre tout à fait compatible avec la modélisation envisagée pour le matériau, en mode hybride, puisque l'existence d'un spectre de contraintes seuil autorise une plastification très progressive et ce, dès les plus faibles niveaux de contraintes.
2.5.1.2 Influence de la vitesse de la déformation
Les courbes contrainte vraie-déformation vraie (Figure 61) obtenues avec les essais de traction ont été tracées pour des échantillons d’épaisseur 0,1 mm à température ambiante avec différentes vitesses de déplacement de la traverse (0,1mm.s-1, 0,5mm.s-1 et 1mm.s-1) dans le but d’étudier la sensibilité du matériau à la vitesse de déformation.
Figure 61. Courbes contraintes vraies – déformations vraies obtenue par traction des
échantillons Tiα tôle fine à différentes vitesses.
D’après cette figure,on constate que la limite élastique augmente quand la vitesse augmente.
2.5.1.3 Influence de la direction de laminage
Un matériau est dit isotrope lorsque ses propriétés mécaniques sont identiques dans toutes les directions notamment de traction. Cependant, après le recours à des procédés de mise en forme comme le laminage ou le forgeage, un matériau métallique développe une anisotropie de comportement plus ou moins prononcée. Afin de caractériser l’anisotropie du matériau, des essais de traction sont effectués sur des éprouvettes découpées à 0° et à 90° par rapport au sens du laminage (Figure 62 ).
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Figure 62. Courbe contrainte vraie en fonction de la déformation vraie pour deux directions
(0° et 90° par rapport à la direction de laminage) pour le Tiα tôle fine à 0,1mms-1.
On constate que le comportement du matériau est peu sensible à l'orientation. L’écart en contrainte sur les différentes courbes de traction étant inférieur à 5% pour les différentes orientations, nous supposerons dans la suite des travaux que le matériau étudié a un comportement isotrope.
2.5.2 Traction des échantillons en phase à l'ambiante des tôle épaisses
La courbe contrainte vraie - déformation vraie d'un échantillon en phase à température ambiante
de tôle épaisse est présentée sur la Figure 63.
Figure 63. Courbe contrainte vraie en fonction de la déformation vraie pour le Tiαtôle épaisse
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D’après la Figure 63, on constate que l’allongement maximal atteint est de 28%. En comparant ce résultat avec celui de la bibliographie(Boidin, 2005), on trouve que les résultats sont identiques.
2.5.3 Traction des échantillons en phase + à l'ambiante des tôle épaisse
La courbe contrainte vraie - déformation vraie d'un échantillon en phase (+) à l'ambiante de tôle épaisse est présentée sur la Figure 64.
Figure 64. Courbe contrainte vraie en fonction de la déformation vraie pour le Ti+ tôle
épaisse obtenue par traction à température ambiante d’une tôle épaisse à 0,1mms-1
. D’après la Figure 64, on constate que l’allongement maximal est maintenant de 65%.
2.5.3.1 Influence du traitement thermique
Figure 65. Courbes contraintes vraies – déformations vraies obtenues par traction des échantillons Tiα tôle épaisse et Ti+ tôle épaisse.
Tiαtôle épaisse
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Les courbes contraintes vraies-déformations vraies (Figure 65) obtenues avec les essais de traction ont été tracées pour des échantillons d’épaisseur 1,6 mm à température ambiante avec différentes structures cristallines (Titôle épaisse; Ti+tôle épaisse) afin d’étudier l’influence de la structure cristalline sur le comportement du matériau. Ces courbes ont été tracées également avec différentes températures de recuit (25°C et 882 °C) dans le but de faire varier la taille des grains et étudier l’influence de ce paramètre sur le comportement du matériau.
D’après les deux graphes précédents, on constate que les deux titanes (Titôle épaisse; Ti+tôle épaisse) ont des comportements différents, ce qui prouve que le recuit thermique et le changement de structure cristalline ont une influence sur le comportement du matériau.
Un constat est fait à partir des résultats présentés : le comportement mécanique du matériau présente une importante sensibilité à la température qui est à prendre en compte dans la définition du modèle de comportement.
La Figure 65montre que la contrainte d’écoulement diminue quand le métal subit un traitement thermique.
2.5.3.2 Analyse des résultats
Le comportement mécanique du titane dépend fortement de la température et de la vitesse de déformation. En effet, une augmentation de la température entraine une diminution de la limite d’élasticité alors que l’élévation de la vitesse de déformation augmente cette quantité.
La taille moyenne des grains à température ambiante est de 98 µm, et celle avec un recuit de 882 °C est de 117 µm. D’après la Figure 65, la contrainte d’écoulement diminue quand la température de recuit augmente donc dans notre cas quand la taille des grains augmentent.
La localisation s’effectue au centre de l’éprouvette pour l’essai de traction pour les 3 nuances de titanes : Titôle fine; Titôle épaisse et Ti+ tôle épaisse.