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TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION ... 4
CHAPITRE I : EFFETS MEMOIRES DE FORME ... 9
1. INTRODUCTION ... 9
2. LES TRANSFORMATIONS MARTENSITIQUES ... 11
2.1. Définition et caractéristiques générales de la transformation martensitique ... 11
2.2. Caractéristiques structurales et physiques des transformations martensitiques ... 17
2.2.1. Caractéristiques structurales ... 17
2.2.2. Caractéristiques physiques ... 19
2.3. Classification des transformations martensitiques ... 21
2.3.1. Transformations par bursts ... 21
2.3.2. Transformations thermoélastiques ... 21
3. LES TRANSFORMATIONS MARTENSITIQUES DANS LES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME ... 23
3.1. Thermodynamique des transformations martensitiques thermoélastiques ... 23
3.1.1. Equilibre thermoélastique ... 23
3.1.2. Analyse des mesures calorimétriques ... 29
3.2. Propriétés thermomécaniques associées aux transformations martensitiques thermoélastiques dans les alliages à mémoire de forme ... 42
3.2.1. Déformation dans l’état martensitique (effet mémoire de forme simple sens) ... 42
3.2.2. Application d’une contrainte en phase mère (effet mémoire double sens assisté) ... 45
3.2.3. Effet mémoire double sens (matériau éduqué) ... 47
CHAPITRE II : LES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME ... 50
1. PRINCIPAUX ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME ... 50
1.1. Les alliages à mémoire à base de cuivre ... 50
1.1.1. Les Alliages Cu-Zn-Al ... 50
1.1.2. Les alliages Cu-Al-Ni... 51
1.1.3. Les alliages Cu-Al-Be ... 52
1.2. Les alliages à base de titane ... 52
1.3. Les alliages à base de fer ... 53
2. MISE EN ŒUVRE DES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME... 55
2.1 Contraintes ... 55
2.2. Choix de l’alliage ... 57
2.3. Choix du procédé de mise en forme (dépend de l’alliage) ... 57
2.4. Choix des traitements thermomécaniques... 58
3. QUELQUES APPLICATIONS RECENTES DES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME ... 59
3.1. En biomédical ... 59
3.2. En aéronautique et en aérospatiale ... 63
3.3. En automobile ... 66
3.4. En vestimentaire ... 68
3.5. En lunetterie ... 71
3.6. Divers... 71
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CHAPITRE III: LES ALLIAGES A MEMOIRE DE FORME Cu-Al-Ni ... 76
1. CARACTERISTIQUES DES PHASES ... 76
1.1. Les diagrammes d’équilibre Cu-Al et Cu-Al-Ni ... 76
1.2. Les phases métastables ... 80
1.2.1. Les phases ordonnées austénitiques ... 80
1.2.2. Les phases martensitiques ... 86
2. DEGRADATION DE L’EFFET MEMOIRE ... 93
2.1. Approche du problème de vieillissement ... 93
2.2. Revue de la littérature sur le vieillissement en phase β ... 96
2.3. Conclusion de la bibliographie sur le vieillissement en phase β ... 112
CHAPITRE IV : PROCEDURES EXPERIMENTALES... 114
1. ECHANTILLONNAGE ... 114
1.1. Composition des alliages étudiés ... 114
1.2. Dimensions des échantillons ... 115
1.3. Appareillages utilisés pour la préparation des échantillons ... 116
2. TRAITEMENTS THERMIQUES ... 117
2.1. Choix et conditions du traitement thermique de trempe ... 117
2.2. Traitements thermiques de vieillissement ... 118
2.2.1. Conditions de vieillissement ... 119
2.2.2. Détails techniques du sel utilisé ... 119
3. ESSAIS MECANIQUES (COMPRESSION) ... 120
3.1. Dimensions des échantillons ... 120
3.2. Caractéristiques de la machine de traction « Instron 4505 » ... 120
4. METHODES D’ANALYSE STRUCTURALE ... 121
4.1. Analyse métallographique par microscopie optique ... 121
4.2. Analyse EDX dans le microscope électronique à balayage (SEM) ... 122
4.3. Analyse structurale par microscopie électronique en transmission ... 124
4.4. Caractérisation des phases par diffraction des rayons X ... 127
4.5. Analyse structurale par analyse thermomécanique (TMA)... 129
4.6. Caractérisation des échantillons par Calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ... 131
4.7. Caractérisation des échantillons vieillis par résistivité électrique ... 132
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CHAPITRE V : RESULTATS EXPERIMENTAUX ... 139
1. ETUDE EXPERIMENTALE DU VIEILLISSEMENT ... 139
1.1. Etude structurale ... 139
1.1.1. Etude structurale des échantillons trempés ... 139
1.1.2. Etude structurale des échantillons trempés et vieillis ... 149
1.2. Etude de l’influence du vieillissement sur les températures de transformation ... 164
1.2.1. Méthodologie ... 164
1.2.2. Evolution de Ms en fonction du vieillissement pour les trois alliages ... 172
1.2.3. Evolution de l’hystérèse H et de l’étalement E en fonction du temps de vieillissement pour les trois alliages ... 174
1.3. Détermination des énergies de friction à partir des courbes obtenues par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ... 178
2. ETUDE EXPERIMENTALE DE L’EFFET MEMOIRE ... 183
2.1. Méthodologie ... 183
2.2. Variation des caractéristiques mécaniques à la compression en fonction du temps de vieillissement ... 187
2.3. Quantification de l'effet mémoire par analyse thermomécanique ... 189
2.4. Influence de la compression sur les températures de transformation ... 192
2.5. Etude structurale comparative des échantillons non déformés et des échantillons déformés 207 2.5.1. Analyses Par diffraction des rayons X ... 208
2.5.2. Microscopie électronique en transmission ... 212
CHAPITRE VI : DISCUSSION DES RESULTATS ... 216
1. ETUDE DU VIEILLISSEMENT DES ALLIAGES Cu-Al-Ni ... 216
1.1. Etude structurale ... 216
1.1.1. Etude structurale des échantillons trempés ... 216
1.1.2. Evolution de la structure au cours du vieillissement ... 219
1.2. Evolution des caractéristiques de transformation au cours du vieillissement ... 222
1.2.1. Vieillissement à 200°C et 250°C ... 222
1.2.2. Vieillissement à 300°C et 350°C ... 223
1.3. Etude cinétique de la précipitation des phases d’équilibre aux températures de vieillissement de 300 °C et 350 °C ... 225
2. ETUDE DE L’INFLUENCE DU VIEILLISSEMENT SUR L’EFFET MEMOIRE ... 237
2.1. Variations des caractéristiques mécaniques à la compression en fonction du temps de vieillissement. ... 237
2.2. Etude de la perte de l’effet mémoire due au vieillissement ... 239
2.3. Influence de la compression sur la transformation inverse. ... 246
