Projet pratique SYS862 Identification et caractérisation d’un matériau Héloïse Conrad, Hector De Castilla, Mathias Lieutaud

Plan Identification matériau Observations microstructure Comparaisons propriété chimique Procédé de fabrication Applications industrielles 03/12/14

Identification matériau Bilan: Inconel 718 03/12/14

Identification matériau Elements %atm Avantages Inconvénients Nickel 51,07 Résistance mécanique Résistance au fluage Cr 18,8 3 Corrosion - Forgeabilité Fer 18,05 Economique Soudabilité Nb 5,19 Phase γ’’ (durcissement) Comportement HT° Ségrégation (fissures) Mo 3,07 Fluage Forgeabilité Ti 1,15 Phase y’ Fragilité Al 0,5 03/12/14

Identification matériau 03/12/14

Observations microstructure Théorie Attaque Chimique Microscope optique MEB Conclusion 03/12/14

Microstructure de l’inconel 718 Matrice austénitique γ (C.F.C.) former par le nickel associé au fer, au chrome et au cobalt. Phase intermétallique γ’ (Ni3 (Ti, Al)). (5%) Phase intermétallique γ’’ (Ni3Nb) (20%) Phase intermétallique δ liée au vieillissement de la phase γ’’ (2,5%) Carbures (Ti, Cr, Nb, Mo, C, B) 03/12/14

Attaque Chimique Solution d’attaque Temps d’attaque (s) Echec/Succès Nital 3% 3s, 15s, 36s Echec Nital 10 % 8s Vilella 35s, 1 min Picral 4% Kalling 2 8s, 20s, 40s Attaque Electrochimique: Acide oxalique (10%) dissout dans de l’eau sous une tension de 5 Volts pendant 20 secondes. Zone foncée = Zone attaquée 03/12/14

Microscope optique <  Macles Carbures Surrattaque 03/12/14

MEB x1000 x1500 x3000 Carbures de Titane 03/12/14

MEB x800 x1500 x3000 Carbure Ti 03/12/14

MEB x800 x1500 x3000 Carbures de Mo 03/12/14

Propriété (générales) Masse volumique (8,19 kg/l) Pas de réaction ferromagnétique Dureté Dureté HRA (expérimental) HRC (expérimental) HRC (spécial métal) Valeur 64,8 29 30-40 03/12/14

Propriété (mécaniques) Figure 10 : Résistance mécanique, limite d’élasticité, allongement, (Special Métal)   Résistance mécanique haute température (phase γ’ et γ’’) Résistance au fluage (phase γ’ et γ’’ et Carbures) Résistance à l’oxydation (Chrome et Aluminium) 03/12/14

Procédé de fabrication VIM (Vaccum Induction Melting) ESR (Electro Slag Remelting) VAR (Vaccum Arc Remelting) Elaboration du lingot Homogénéisation du lingot 03/12/14

Forgeage/Laminage à chaud et a froid Traitements Thermiques Mise en solution phases γ’ et γ’’ Précipitation phases γ’ et γ’’ 03/12/14

Usinage Traces de fraisage Inconel très difficile a usiner: Faible conductivité thermique Résistance mécanique à haute température Carbures = abrasif 03/12/14

Applications industrielles Moteur d’avion axes turbines de moteur SNECMA: 500 à 1000 tonnes par an Création d’électricité axes et roues moteur à gaz 03/12/14

Conclusion Inconel 718 Questions? Composition chimique Microstructure Propriétés Procédé de fabrication Applications industrielles Questions? 03/12/14

Projet Théorique SYS862 La microscopie électronique à balayage Héloïse Conrad, Hector De Castilla, Mathias Lieutaud

Plan Introduction Fonctionnement du MEB Instrumentation Applications Conclusion 03/12/14

Introduction Instrument scientifique pour l’obtention d’images grossies Résolution : 0.4 nm Topographie et composition Prix : environ 200 000 USD 03/12/14

Fonctionnement du MEB Principe général Bombardement par faisceau d’électrons Interaction électron-échantillon Analyses des particules ou rayonnements émis 03/12/14

Fonctionnement du MEB Particules émises Electrons secondaires : choc électron primaire/électron d’une couche supérieure de l’atome Electrons rétrodiffusés : électron primaire renvoyé quasiment dans sa direction d’incidence 03/12/14

Fonctionnement du MEB Particules émises lors d’un choc violent entre un électron primaire et un électron d’une couche profonde : Electrons Auger Rayons X 03/12/14

Instrumentation Canon à électrons Colonne électronique Détecteurs À électrons secondaires À électrons rétrodiffusés À rayons X 03/12/14

Chambre d’échantillon Canon Colonne électrique Chambre d’échantillon 03/12/14

Instrumentation Canon à effet thermoïonique (ou à filament de tungstène) Filament chauffé Electrons extraits puis accélérés Canon à émission de champ Cathode métallique taillée en pointe Grande tension (2000 à 7000 V) Brillance beaucoup plus élevée 03/12/14

Applications Sciences des matériaux Caractérisation des échantillons Topographie  détecteurs électrons secondaires Composition chimique  Détecteur à rayons X 03/12/14

Applications Sciences des matériaux Nouveaux détecteurs à Difficulté de détection des éléments légers (type carbone) Numéro atomique faible Pic de rayons X caractéristique faible Nouveaux détecteurs à fenêtres ultraminces en polymère 03/12/14

Applications Microélectronique et nanotechnologies Semi-conducteurs Biologie Préparation des échantillons Utilisé plus pour les belles images que pour l’étude des cellules ( MET) 03/12/14

Conclusion Outil indispensable et incontournable en sciences des matériaux Améliorations possibles Outils en progrès Taille réduite 03/12/14

Merci ! Avez – vous des questions? Héloïse Conrad, Hector De Castilla, Mathias Lieutaud Groupe 2 – SYS862