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INTRODUCTION
Contrairement aux matériaux métalliques, les alliages à mémoire de forme ayant subi une déformation apparemment plastique peuvent récupérer leur forme initiale par simple chauffage.
Ce comportement particulier, appelé effet mémoire, est dû à la l’existence d’une transformation martensitique thermoélastique dans ces alliages.
Leurs propriétés thermomécaniques inhabituelles permettent de les classer parmi les matériaux intelligents.
Les travaux de Ölander et Scheil en 1932 mettent en évidence pour la première fois l’effet mémoire de forme dans un alliage Au-Cd. Le caractère réversible des effets mémoire a été mis en évidence par Chang et Read (1951). Toutefois, la publication du terme « effet mémoire de forme » intervient avec les travaux de Hornbogen et Wassermann (1956) [6].
C’est en 1957 que la première application technologique des alliages à mémoire de forme est réalisée. C’est le cas des connecteurs qui replacent les soudures des tubes soumis à haute pression dans les sous- marins Nautilus-alliage Ni-Ti [6].
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Depuis de longues années, un effort immense a été réalisé pour produire des alliages à mémoire de forme de composition variée afin de satisfaire à un nombre croissant d’applications. Parmi les nombreux alliages à mémoire industriels existant à ce jour, les alliages Ni-Ti, Cu-Zn-Al et Cu-Al-Ni sont les plus employés.
Les alliages Cu-Al-Ni sont les seuls à posséder une température de transformation allant jusque 200°C. Ces alliages ont alors été développés comme une alternative à l'utilisation classique des alliages Cu-Zn-Al et de Ti-Ni dont les températures de transformation ne dépassent pas 100°C.
Les possibilités d’utilisation des alliages à mémoire de forme Cu-Al-Ni aux hautes températures leur a ouvert des nouveaux champs d’application.
C’est le cas des activateurs thermiques et les appareils de protection thermique.
Toutefois, un maintien prolongé au dessus de 200°C des alliages Cu- Al-Ni conduit au phénomène de vieillissement en phase β. Il s’en suit une dégradation des capacités de l’effet mémoire de forme de l’alliage. Cela entraîne une diminution de la durée de vie du dispositif en mémoire de forme.
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Trois alliages différents ayant des teneurs en nickel respectivement de 3 %, 4 % et 5 % ont été choisis afin de couvrir une large part des compositions chimiques des alliages produits industriellement. Les températures de vieillissement qui nous intéressent sont comprises entre 200°C et 350°C.
L’objectif de ce travail est double :
Durant le vieillissement entre 200°C et 350°C, nos alliages sont en phase β. Ce sont donc les transformations structurales dans la phase β et leurs cinétiques durant le vieillissement que nous allons étudier dans la première partie expérimentale de la thèse.
Dans la seconde partie de l’étude, nous avons pour but de déterminer de manière quantitative la perte de l’effet mémoire de forme durant le vieillissement afin de déterminer les possibilités d’utilisation de ces alliages au dessus de 200°C.
La détermination des caractéristiques de transformation martensitique a été réalisée par analyse thermomécanique(TMA) mais également par la méthode de la mesure de la résistivité électrique et calorimétrie différentielle à balayage(DSC).
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Les analyses structurales avant et après vieillissement ont été effectuées par microscopie optique, par diffraction des rayons X et par microscopie électronique en transmission.
Pour quantifier l’effet mémoire simple sens, le mode de déformation utilisée a été la compression pour des raisons de commodité expérimentale. La quantification de l’effet mémoire a été réalisée à partir des courbes d’analyse thermomécanique(TMA).
Le premier chapitre de ce travail présente une revue bibliographique de l’effet mémoire de forme et de la transformation martensitique thermoélastique. Le deuxième chapitre présente les alliages à mémoires de forme de manière générale en détaillant leurs propriétés et principales applications.
Le troisième chapitre présente spécifiquement les alliages à mémoire de forme Cu-Al-Ni et une étude bibliographique du phénomène de vieillissement en phase β dans ces alliages Cu-Al-Ni.
Les procédures expérimentales de caractérisation des alliages et les traitements thermiques employés sont présentés dans le quatrième chapitre. Le cinquième chapitre présente l’ensemble des résultats obtenus. Le chapitre six est consacré à la discussion des résultats.
