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Thèse

Manufacturing and characterization of Al matrix composites with nano reinforcements via cold spraying

Résumé : Cette étude vise à développer de nouvelles voies pour la fabrication de composites à matrice d'aluminium (AMC) renforcés de nano-renforcements par un procédé de cold spray (CS) à l'état solide. Trois AMC différents, notamment les NTC/Al, TiB2/AlSi10Mg et TiB2/7075Al, ont été fabriqués avec succès par CS de poudres composites préparées selon différentes approches. L'évolution de la microstructure des échantillons composites après projection a été étudiée en termes de DRX, MEB,MET et EBSD. La force d'adhérence, les performances d'usure, les propriétés de corrosion ainsi que les performances mécaniques, y compris la microdureté et les propriétés de traction des composites, ont été évaluées. Le comportement de la déformation plastique des particules et les mécanismes de formation des dépôts composites ont été étudiés à l’aide d’essais de déposition à une seule particule et de simulation FEA. De plus, l’influence des traitements thermiques et du traitement par friction-malaxage (FSP) sur l’évolution de la microstructure et les propriétés mécaniques des AMC ont été étudiées.Les résultats expérimentaux ont révélé que la distribution uniforme des NTC dans la matrice d'Al était obtenue en utilisant des poudres composites broyées à la vitesse de balle (SSBM). Cependant, les essais de traction sur le composite de NTC/Al SSBM présentent une caractéristique fragile, la fracture se produisant le long de l'interface faible entre les éclaboussures et à travers l'intergranulaire. Une légère amélioration de la résistance ultime à la traction et de l'allongement a été obtenue après traitement de recuit en raison d'une liaison interfaciale améliorée et d'un effet de guérison des défauts. Des composants composites TiB2/AlSi10Mg et TiB2/7075Al totalement denses et épaisses ont été obtenus par CS de poudres composites renforcées par des particules de TiB2 in situ, qui se forme pendant l'atomisation du gaz. La présence de fabile liaisons entre les particules et la présence de grappes de TiB2 à la surface des splats déformés entraîne une rupture fragile des composites TiB2/AlSi10Mg. Une amélioration significative de la ductilité mais une réduction de la résistance à la traction ont été obtenues après le traitement thermique, principalement en raison de la amélioration de liaison interfaciale entre les splat déformés et la croissance des grains, respectivement. Le traitement FSP a permis d’améliorer simultanément la résistance et la ductilité des composites TiB2/AlSi10Mg. Les mécanismes de renforcement sont liés à la répartition homogène des renforcements, au raffinage du grain de la matrice et à la liaison interfaciale robuste. Dans le cas du composite TiB2/7075Al, les particules de TiB2 nanométriques sont uniformément réparties dans la matrice d'Al. Une vitesse d'impact et une température de particule plus élevées conduisent à une structure plus dense et à une déformation plus importante des particules, renforçant la liaison métallique entre les lamelles déformées et l'affinage du grain. En conséquence, une microdureté et une résistance à la traction supérieures ont été obtenues. Cependant, des tests électrochimiques ont révélé qu'une déformation plastique plus importante dans les échantillons fabriqués par He entraînait une résistance à la corrosion inférieure à celle des échantillons fabriqués par air en raison de la génération plus importante de défauts. La microdureté peut être largement améliorée par traitement thermique en raison de la formation de précipités abondants dans la matrice d'Al. Cependant, les traitements thermique n’ont pas guère beaucoup d’amélioration des propriétés de résistance à la traction, et une caractéristique fragile a encore été observée sur la surface de rupture des échantillons de traction TiB2/7075Al traités thermiquement.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03149369
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : mardi 23 février 2021 - 01:01:43
Dernière modification le : mardi 23 février 2021 - 03:18:13

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These_XIE_UTBM.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03149369, version 1

Citation

Xinliang Xie. Manufacturing and characterization of Al matrix composites with nano reinforcements via cold spraying. Material chemistry. Université Bourgogne Franche-Comté, 2019. English. ⟨NNT : 2019UBFCA022⟩. ⟨tel-03149369⟩

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