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Élaboration dun alliage par métallurgie des poudres et corrélation entre microstructure et propriétés mécaniques Universidad de Chile, Santiago Par Thomas.

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Présentation au sujet: "Élaboration dun alliage par métallurgie des poudres et corrélation entre microstructure et propriétés mécaniques Universidad de Chile, Santiago Par Thomas."— Transcription de la présentation:

1 Élaboration dun alliage par métallurgie des poudres et corrélation entre microstructure et propriétés mécaniques Universidad de Chile, Santiago Par Thomas Brun Stage de M1 Technologie Mécanique du 9 Mai au 22 Août 2005

2 Plan de la présentation 1. Présentation du lieu du stage 2. Présentation du sujet 3. Fabrication des matériaux 4. Essais réalisés 5. Conclusion

3 Le Chili Superficie : km² km de long (nord/sud) 100 km / 200 km de largeur moyenne (est/ ouest) Population : habitants Capitale : Santiago du Chili ( habitants) Système politique : république, régime présidentiel Chef d'état : Ricardo Lagos depuis le 12 mars 2000 Langues : espagnol (langue officielle), aymara et mapuche 1. Présentation du lieu de travail1/19

4 Universidad de Chile Lune des 3 meilleures universités publiques du Chili 162 ans dexistence 13 campus dans Santiago centre 1200 élèves sur le seul campus de Beauchef (physique et ingénierie) 1. Présentation du lieu de travail2/19

5 Lieu et équipe de travail Responsable projet : Professeur M. Elgueta Departamiento de Ingenieria Mecanica, U. de Chile 3/191. Présentation du lieu de travail Collaborateurs : David Oses & Rodrigo Sequel Étudiants de 4ème année au Departamiento de Ingenieria Mecanica, U. de Chile dans le cadre de leurs mémoires de fin détude

6 Antécédents du projet Projet basé sur le mémoire de fin détudes : « Comportement mécanique à la fatigue de matériaux composites à base cuivre renforcée de carbure de tungstène » Par Pablo Enrique Astudillo Maillard, 2004, Universidad de Chile. 2. Présentation du sujet4/19

7 Déterminer la variation des propriétés mécaniques en traction et en fatigue en fonction de la fraction volumétrique et la taille des particules de renfort dans un alliage Cu-WC Objectifs 2. Présentation du sujet5/19 Fabrication des matériaux Essais de traction Essais de flexion Relation à la microstructure

8 Mélange mécanique de poudres Méthode de fabrication (1/2) 3. Fabrication des matériaux6/19 Compaction à froid

9 Extrusion à chaud Méthode de fabrication (2/2) 3. Fabrication des matériaux7/19 Mise en capsule sous vide Puis les éprouvettes sont usinées sur un tour conventionnel et rectifiées sur un tour numérique (norme ASTM E 466)

10 Lextrusion est un procédé délicat dans lequel aucun de nous navait dexpérience. Les variables à maîtriser sont nombreuses : –Températures et temps de chauffage des 5 différentes pièces –Vitesse davance du poinçon –Pression appliquée La bibliographie sur le sujet est peu fournie. Processus long a mettre en place (une extrusion par jour). beaucoup de matériel pas toujours disponible: fours défectueux ou utilisés par dautres projets, machines en réparation, etc. Matrices dextrusion sont endommagées trop rapidement délais importants. Le contrôle des températures et temps de chauffage des pièces est imparfait : certains fours chauffent à des vitesses variables, dautres ont des capteurs défectueux, etc. Problèmes rencontrés 3. Fabrication des matériaux8/19

11 Objectif : « faciliter » lextrusion Augmentation de la température de chauffage du matériau Diminution de la taille du solide compacté (donc de la capsule) effort nécessaire à lextrusion plus faible. Traitement thermique de la matrice : trempe et revenu. Solutions apportées 3. Fabrication des matériaux9/19

12 Matériau : cuivre (Cu) renforcé de carbure de tungstène (WC) 5 types de matériaux différents : –Cu+ 1% WC, particules de 6-10µm –Cu+ 10% WC, particules de 6-10µm –Cu+ 15% WC, particules de 6-10µm –Cu+ 10% WC, particules de 4,3µm –Cu+ 10% WC, particules de 23µm 8 éprouvettes de fatigue et 1 de traction pour chaque matériau. Matériaux fabriqués 3. Fabrication des matériaux10/19

13 Essais de traction confiés à une entreprise extérieure, faute de moyens techniques. Essais de fatigue par flexion rotative Les essais réalisés 4. Essais réalisés11/19 Moteur électrique Capteur Compte-tours Éprouvette Effort

14 Évolution de la dureté en fonction du nombre de cycles sous charge (dureté Vickers, charge 2kg) Traitement des essais de fatigue 4. Essais réalisés12/19 Mesures de microdureté en fonction de la distance à une particule de WC.

15 Résultats des essais de traction (1/2) 5. Conclusion13/19 Influence de la fraction volumique Une fraction volumique faible permet de garder les propriétés de ductilité de la matrice; La limite élastique en traction est supérieure pour une f.v. moyenne

16 Résultats des essais de traction (1/2) 5. Conclusion14/19 Influence de taille des particules Des particules de petite taille donnent clairement un meilleur comportement en traction

17 Résultats des essais de fatigue 5. Conclusion15/19 Influence de la taille des particules Influence de la fraction volumique

18 Résultats des essais de dureté 5. Conclusion16/19

19 Résultats des essais de microdureté 5. Conclusion17/19 Distance à la particule de WC en µm Dureté HV Mesures autour de 3 particules au hasard Éprouvette : 1% WC 6-10µm Éprouvette : 10% WC 23µm Éprouvette : 10% WC 4,3µm La dureté augmente lorsquon sapproche dune particule. Détermination du mécanisme de rupture

20 Des particules de petite taille donnent clairement un meilleur comportement en traction. Des particules de taille moyenne donnent les meilleurs résultats en fatigue de flexion. Une fraction volumique faible permet de garder les propriétés de ductilité de la matrice en traction et augmente le nombre de cycles à rupture. La limite élastique en traction est supérieure pour une f.v. moyenne. Mécanisme de rupture : décohésion de linterface matrice particule. Conclusion (1/2) 5. Conclusion18/19

21 Perspectives Apport personnel Conclusion (2/2) 5. Conclusion19/19 Remerciements à : René Billardon, Marcelo Elgueta, David Oses, Rodrigo Sequel ; à mes amis chiliens Dago, Edy, Fabiola, Pancho, Jorge, Alex ; à Ewen et Sarah.


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