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1 - PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES

2 - ALLIAGES INDUSTRIELS

3 - AUTRES ALLIAGES

4 - APPLICATIONS

5 - MISE EN ŒUVRE ET PROCÉDÉS

6 - MARCHÉ DES AMF

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

9 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : M530 v3

Alliages à mémoire de forme - Technologie et applications industrielles

Auteur(s) : Alain HAUTCOEUR, Étienne PATOOR, André EBERHARDT

Date de publication : 10 sept. 2024

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RÉSUMÉ

Cet article décrit les mécanismes microstructuraux à l’origine des propriétés observés dans les alliages à mémoire de forme (AMF) et les limitations associées aux phénomènes de fatigue et de vieillissement propres à ces matériaux. Il présente les AMF utilisés dans l’industrie et ceux en cours de développement. Une partie importante est consacrée à la description des différents types d’applications rencontrées et à la présentation des procédés d’élaboration et de transformation utilisés pour réaliser des composants à mémoire de forme. L’article se conclut par une analyse des principales tendances observées dans la commercialisation des dispositifs à base d’AMF.

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Auteur(s)

  • Alain HAUTCOEUR : NIMESIS Technology, Mecleuves (57245), France

  • Étienne PATOOR : Ancien Professeur à Georgia-Tech Europe (57070) et aux Arts et Métiers, France

  • André EBERHARDT : NIMESIS Technology, Mecleuves (57245) - Ancien Professeur à l’École Nationale d’Ingénieurs de Metz, France

INTRODUCTION

Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont des alliages métalliques présentant une transformation martensitique sous l’effet d’un chargement thermomécanique. Ces alliages peuvent retrouver leur forme initiale au chauffage. Ils se distinguent en cela des alliages métalliques usuels. Des effets comme la superélasticité, le retour contraint, la production de travail mécanique, et une forte capacité d’amortissement constituent les propriétés remarquables des AMF.

Observé pour la première fois en 1932 sur un alliage Au-Cd, l’effet mémoire de forme a commencé à susciter un intérêt industriel au début des années 1970, avec le développement du nickel-titane (Nitinol). Il existe de très nombreux alliages à mémoire de forme, mais seules trois familles connaissent un développement commercial : les alliages à base de Ni-Ti, les bases cuivre, et les bases fer. Ils sont commercialisés sous la forme de fils, de barres, de plaques, de tubes et de rubans, de différentes sections et diamètres. Ils sont aussi disponibles en produits poreux et en films minces.

Leurs performances étant étroitement associées à leur état microstructural, une connaissance de base des conditions d’élaboration, et de transformation, des produits utilisés est souhaitable. Pour une bonne utilisation, une définition précise du cahier des charges de l’application envisagée est absolument indispensable (nombre de cycles, niveau de contrainte ou de déformation imposée, température, etc.). Leurs principales applications se situent dans le biomédical, l’aéronautique et le spatial.

Cet article commence par décrire les mécanismes microstructuraux à l’origine des différentes propriétés observées dans les AMF, ainsi que les limitations entrainées par les phénomènes de fatigue et de vieillissement (§ 1). Il indique les principales caractéristiques des alliages utilisés dans les applications industrielles (§ 2), et passe en revue les matériaux en cours de développement, comme les AMF à hautes températures, et les AMF magnétiques (§ 3). Il décrit ensuite les domaines d’application de ces matériaux, en les classant par fonction et par domaine d’application (§ 4). Les étapes clés de la rédaction d’un cahier des charges en vue d’une application sont détaillées au § 4.5. Les propriétés des AMF dépendant fortement des conditions d’élaboration et de mise en forme, la description de ces procédés et de leur influence sur les propriétés fait l’objet du § 5. L’article se termine par une présentation de l’état du marché des AMF (§ 6).

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-m530


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LEXCELLENT (C.) -   Les alliages à mémoire de forme.  -  Hermes Science Publications (2013).

  • (2) - LAGOUDAS (D.C.) -   Shape Memory Alloys: Modeling and Engineering Applications.  -  Springer-Verlag (2008).

  • (3) - PATOOR (E.), BERVEILLER (M.) -   Technologie des alliages à mémoire de forme, Comportement mécanique et mise en œuvre.  -  Hermes Science Publications (1994).

  • (4) - OTSUKA (K.), WAYMAN (C.M.) -   Shape Memory Materials.  -  Cambridge University Press (1998).

  • (5) - HORNBOGEN (H.) -   Review Thermo-mechanical fatigue of shape memory alloys.  -  Journal of Material Sciences, 39, p. 385-399 (2004).

  • (6) - MIYAZAKI (S.) -   Thermal and Stress Cycling Effects and Fatigue Properties of Ni-Ti Alloys.  -  In DUERIG...

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