CARACTERISATION DE LA TEXTURE DE DEFORMATION DANS UN ALLIAGE A BASE DU TUTANE

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3^ème Conférence Internationale sur

le Soudage, le CND et l’Industrie des Matériaux et Alliages (IC-WNDT-MI’12) Oran du 26 au 28 Novembre 2012,

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CARACTERISATION DE LA TEXTURE DE DEFORMATION DANS UN ALLIAGE A BASE DU TUTANE

Brahim. Mehdi¹, Riad. Badji¹, Amina Mayouf,² Baya. Alili² et Djamel. Bradai² 1: Centre Nationale de Recherche Scientifique et Technique en Soudage

et Contrôle (CSC), Division de Métallurgie et de Mécanique, mbrahim83@yahoo.fr 2: Equipe « Transformations de Phases, Microstructure Texture », Laboratoire Physique

des Matériaux », Faculté de Physique, USTHB, bradai_djamel@yahoo.fr

Résumé :

Dans cette communication, nous présentons les résultats d’une caractérisation de la texture de

déformation des tôles laminée d’alliage TA6V.

L’étude de la texture de l’alliage industriel Ti-6Al- 4V (% poids) par diffraction des rayons X au cours des deux états étudié à montrer qu’a

l’état initial : la texture est caractérisée par la présence de trois composantes de type {0001}<11 ̅0>,

{11 ̅0}<0001>, {11 ̅0}<10 ̅0>. Une moyenne d’intensité de l’ordre 4 mrd. L’état déformé: La texture est basale {0001} accompagnée d’un renforcement autour de la composante {0001}<11 ̅0>. L’intensité de la texture de Ti-6Al-4V (% en poids) déformé à 40% est toujours moyenne (presque 5mrd).

Mots clés

: TA6V, Texture, déformation plastique.

Introduction

Le titane et ses alliages sont des matériaux relativement récents puisqu’ils ont commencé a être exploités seulement au début des années 1950. Très vite, l’alliage Ti-6Al-4V (créé en 1954) s’est imposé de part ses excellentes propriétés générales et est devenu le plus important des alliages biphasées α/β.

Aujourd’hui encore, il est le plus utilisé des alliages de titane [1].

Cet alliage présente par contre une certaine anisotropie (texture), notamment en phase hexagonal.

Afin de les améliorer, un projet au CSC (Centre Nationale de Recherche Scientifique et Technique en Soudage et Contrôle) a été mis en place avec des partenaires industriels et universitaires.

Ce travail s’est alors en partie rattaché à ce projet pour essayer de comprendre les modifications des textures de deformations et nous nous sommes spécialement focalisés sur la deformation plastique par Laminage. Pour bien comprendre les modifications apportées par les traitements de surface, il a donc fallu au préalable connaître et comprendre en détail les mécanismes de déformation de l’alliage brut.

Bien que très largement utilisé, les études fondamentales sur la texture de déformation du Ti-6Al-4V sont assez rares, celles-ci portant essentiellement sur le titane pur ou des alliages modèles. Parmi les plus intéressantes, nous pouvons citer :

- Les études post mortem portant sur d’autres alliages [2] ou sur des alliages modèles afin de déterminer le rôle des interfaces [3] ou le rôle de l’ordre à courte distance dans la déformation [4].

- Les études basées sur des essais de déformation in situ dans un MET, principalement effectuées sur du titane pur [5], mais aussi sur du Ti-6Al-4V en conditions cryogéniques.

Malgré ces travaux, il reste encore un grand nombre de questions sans réponses concernant les textures de déformation du Ti-6Al-4V. Par ce travail, nous proposons d’y apporter quelques réponses.

Procédure expérimentale

La texture a été déterminée dans le plan central par la mesure des figures de pôles incomplète (5° ≤ α ≤ 75°) dans le mode rétro-réflexion en utilisant le rayonnement Co-Kα à partir d’un goniomètre de texture

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http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 85 des rayons X. Les trois figures de pôles {0002}, {10

1

_{0}, {11}

2

0}, ont été mesurées pour calculer la fonction de distribution des orientations (FDOC) et l’indice de texture pour les différents états de l’échantillon. Le montage expérimental comprend un goniomètre avec quatre mouvements angulaires pas à pas, entièrement automatisé et piloté par un ordinateur. Le comptage se fait à flux intégré incident constant contrôlé par un moniteur. Lors de l’enregistrement d’une figure de pôles, l’échantillon est soumis à deux rotations : La rotation dite polaire α et la rotation azimutale β: une séquence informatique positionne le détecteur aux différents angles 2θhkl et commande les rotations du berceau d’Euler. On fixe une suite de valeurs de α entre 5°et 75°, et l’on parcourt pour chacune un cercle de la figure de pôles en faisant varier β. Avec un basculement Δα= 5° et Δβ= 5° on dispose de 1368 points (19 cercles

concentriques espacés par Δα) pour l’ensemble de la figure de pôles. Les faisceaux diffractés par les plans {hkl}, à chaque instant l’intensité diffractée reçue par le compteur, fixe à 2θhkl de Bragg, est

proportionnelle à l’intensité incidente et au volume des cristallites diffractant. Cependant, les figures de pôles directes sont celles que l’on peut accéder expérimentalement par diffraction des rayons X, lors des mesures, deux erreurs se produisent et doivent être corrigées : l’une est causée par la défocalisation du faisceau des rayons X avec l’augmentation de l’angle θ et l’autre résulte du bruit de fond.

Résultats et Discution

Dans cette partie, nous allons présenter et comparer les textures cristallographiques déterminées par diffraction des rayons X des deux états étudiés (état reçu, état déformé à 40% de réduction

d’épaisseur) pour la phase hexagonale de notre alliage.

La figure 3.1 présente les figures de pôles recalculées (0002), (10 ̅0) et (11 ̅0) de l’alliage Ti-6Al-4V (%

en poids) reçu industriellement à l’état in initial .On constate que la texture cristallographique de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à cet état est déjà texturé, on remarque qu’il y a trois composantes de texture de type {0001}<11 ̅0>, {11 ̅0}<0001>, {11 ̅0}<10 ̅0>, on remarque une certaine anisotropie avec une moyenne intensité de l’ordre 4 mrdLa figure III.12 présente les figures de pôles recalculées (0002), (10 ̅0) et (11 ̅0) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) reçu industriellement à l’état in initial .On constate que la texture cristallographique de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à cet état est déjà texturé, on

remarque qu’il y a trois composantes de texture de type {0001}<11 ̅0>, {11 ̅0}<0001>, {11 ̅0}<10 ̅0>, on remarque une certaine anisotropie avec une moyenne intensité de l’ordre 4 mrd.

Figure 3.1 : Figure de pôles recalculées (0002), (10 ̅0) et (11 ̅0) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à l’état initial.

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http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 86 La figure 3.2 présente les coupes à φ2=0° et φ2=30° de l’espace d’Euler des fonctions de distributions des orientations cristallines (FDOC) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à l’état initial avec une grande intensité de l’ordre 8.5 mrd. Nous remarquons que la FDOC confirme les trois composantes de texture de type {0001}<11 ̅0>,{11 ̅0}<0001>, {11 ̅0}<10 ̅0>. Notons que la composante {0001}<11 ̅0> est décalée de 15° en φ. Le maximum d’intensité correspond à la composante {….}<….> qui est décalée d’environ 10° en φ1. La composante {0001}<11 ̅0> exhibe la plus faible inténsité.

Figure 3.2 : Coupes de l’espace d’Euler à φ2=0° et φ2=30° de la FDOC de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à l’état initial.

La figure 3.3 présente les figures de pôles recalculées (0002), (10 ̅0) et (11 ̅0) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) déformé à 40% par laminage à froid. Les plans des grains (0002) de la figure de pole sont orientés parallèlement à la direction de laminage c'est-à-dire une texture basale {0001}, et la disparition les deux composantes {11 ̅0}<0001> dans la figure de pole (10 ̅0), et {11 ̅0} <10 ̅0> dans la figure ( 11 ̅0 ) c’est du à l’effet de déformation [6], et la 2

^éme

, 3

^éme

figure de pole (10 ̅0), (11 ̅0) on observe que les plans (10 ̅0) et (11 ̅0) des grains sont parallèles au plans de laminage ce qui correspond à la texture de type {0001}<11 ̅0>.

L’intensité de la texture de Ti-6Al-4V (% en poids) déformé à 40% est toujours moyenne (presque 5mrd).

La figure 3.4 présente les coupes à φ2=0° et φ2=30° de l’espace d’Euler des fonctions de distributions des orientations cristallines (FDOC) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) à

Figure 3.3 Figure de pôles recalculées (0002), (10 ̅0) et (11 ̅0) de l’alliage Ti-6Al-4V (% en poids) déformé à

40% de réduction d’épaisseur.

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l’état déformé. Nous constatons que les deux sections φ=0° et φ=30° confirment l’existence de la texture basale associée à la composante {0001}<11 ̅0> qui est très renforcée avec une intensité de l’ordre 8 mrd. Notons que cette composante est décalée de 15° en φ. Le tableau consigne quelques résultats des différentes grandeurs de texture déterminées. On voit clairement que l’indice de texture augmente légèrement après déformation plastique par laminage.

Figure 3.4 Coupe de l’espace d’Euler à φ2=0° et φ2=30° de la FDOC de l’alliage Ti-6Al-4V (% en

poids) déformé à 40% de réduction d’épaisseur.

Conclusion

L’étude de la texture de l’alliage industriel Ti-6Al-4V (% poids) par diffraction des rayons X au cours des deux états étudié à montrer que:

A l’état initial : la texture est caractérisée par la présence de trois composantes de type {0001}<11 ̅0>, {11 ̅0}<0001>, {11 ̅0}<10 ̅0>. Une moyenne d’intensité de l’ordre 4 mrd.

A l’état déformé: La texture est basale {0001} accompagnée d’un renforcement autour de la composante {0001}<11 ̅0>. L’intensité de la texture de Ti-6Al-4V (% en poids) déformé à 40% est toujours

moyenne (presque 5mrd).

Etat

Intensité de la figure de pole (0002) (mrd)

Intensité d’ODF (mrd)

Indice de texture T (mrd) Reçu (initial) 3.2 8.85 2.24

Déformé 5.3 8.2 2.96

Tableau 3.1- Résultats des différentes grandeurs déterminées des états de Ti-6Al-4V

(% en poids).

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http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 88 L’indice de texture a augmenté de 2.24 pour l’état initial à 2.96 pour l’état déformé.

Remerciements

Je tiens à remercier tout les participants de ce congrès, et tous les gents qui mon aidé à réaliser ce travail.

Tel que : Dr. Riad BADJI, Dr. Baya ALILI et Pr. Djamel Bradai.

Références

[1] Castany. P, Thèse de Doctorat, Université de Toulouse, 2007.

[2] Colombié. M, Matériaux métalliques. DUNOD, Paris, 2000.

[3] Deleuze. C, Thèse de Doctorat, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers France, 2010.

[4] Malinov. S et al, Journal of Alloys and Compounds 314 (2001) 181–192.

[5] Zitnansky. M, Caplovic. L, .Journal of Materials Processing Technology 157–158 (2004) 643–649 [6] Y.N. Wang, J.C. Huang, Materials Chemistry and Physics 81 (2003) 11–26