Méthodes expérimentales d’étude de la précipitation structurale
Durcissement par précipitation des alliages d’aluminium

1 - Découverte et évolution de la technique

2 - Caractéristiques de la précipitation structurale

• 2.1 - Critères de composition et séquence de traitements thermiques des alliages
  Figure 2 - Principe des traitements thermiques de durcissement d’un alliage d’aluminium par précipitation Figure 3 - Schémas des différentes étapes de la séquence de précipitation du système Al-Cu
• 2.2 - Caractéristiques chimiques et structurales des précipités
  Figure 4 - Exemple de précipité ordonné à grande distance Figure 5 - Schéma des orientations entre les précipités métastables et la matrice des systèmes Al-Zn-Mg et Al-Zn-Mg-Cu Figure 6 - Schémas de cohérence entre précipités et matrice
• 2.3 - Séquence de précipitation dans les alliages d’aluminium trempants

3 - Méthodes expérimentales d’étude de la précipitation structurale

• 3.1 - Métallographie optique et microscopie
• 3.2 - Diffraction des rayons X et des neutrons
• 3.3 - Méthodes physiques macroscopiques

4 - Mécanismes de précipitation

• 4.1 - Précipitation par germination et croissance
  Figure 7 - Schéma de construction du diagramme des phases du système Al-M Figure 8 - Évolution schématique des composantes de la variation d’énergie libre totale induite par la germination en fonction du nombre d’atomes n ou du rayon r du germe Figure 9 - Évolution schématique de la température critique T c en fonction de la concentration x du soluté d’un alliage précipité par germination homogène Figure 10 - Schémas possibles de germination hétérogène d’un précipité sur une zone GP  Figure 11 - Évolution schématique des énergies libres de surface de précipité en forme de disque d’épaisseur e Figure 12 - Augmentation relative de la résistivité électrique d’un alliage Al-Cu (1,9 % en masse de Cu) en fonction de la durée de maturation à 20 oC, après la trempe Figure 13 - Profils de concentration x du soluté d’un alliage précipité par germination et croissance Figure 14 - Distribution de taille des précipités sphériques de la phase d’un alliage Al-Li (3 % en masse de Li) Figure 15 - Création de zones dénudées en précipités par appauvrissement en lacunes aux joints de grains (ou à toutes autres interfaces incohérentes) Figure 16 - Effets de différents paramètres du traitement thermique sur la largeur des zones dénudées en précipité par appauvrissement en lacunes Figure 17 - Création de zones dénudées en précipités par appauvrissement en soluté aux joints de grains (ou à toutes autres interfaces incohérentes) en présence d’un précipité d’équilibre Figure 18 - Création de zones dénudées en soluté précipités par appauvrissement en lacunes puis en soluté aux joints de grains pour un alliage du système Al-Zn-Mg
• 4.2 - Précipitation par décomposition spinodale
  Figure 19 - Courbe d’énergie libre G à basse température d’un alliage de concentration x 0 Figure 20 - Évolution du profil de concentration x du soluté d’un alliage précipité par décomposition spinodale en fonction de l’état d’avancement de la maturation ou du revenu à basse température

5 - Séquences de précipitation des alliages d’aluminium trempants

• 5.1 - Alliages d’aluminium au cuivre
  Figure 21 - Diagramme d’équilibre de phases stables et métastables du système Al-Cu Figure 22 - Évolution au cours d’un revenu de la dureté Vickers d’alliages binaires du système Al-Cu préalablement trempé pour différentes teneurs massiques en Cu
• 5.2 - Alliages aluminium-magnésium-silicium
• 5.3 - Alliages d’aluminium au zinc
• 5.4 - Alliages d’aluminium au lithium
• 5.5 - Alliages d’aluminium à l’argent
• 5.6 - Influence des éléments Cd, In et Sn en trace sur la précipitation
• 5.7 - Influence des éléments de transition secondaires sur la précipitation

6 - Mécanismes physiques du durcissement par précipitation

• 6.1 - Modélisation du durcissement structural
  Figure 23 - Déplacement d’une ligne élastique de dislocation ancrée sur des obstacles et soumise à une contrainte
• 6.2 - Effets à distance
  Figure 24 - Simulation numérique de l’écoulement d’une dislocation dans un champ d’obstacles  Figure 25 - Durcissement par différence de module. Évolution de la limite d’élasticité
• 6.3 - Cisaillement des précipités par les dislocations
  Figure 26 - Cisaillement d’un précipité sphérique dans le plan de glissement d’une dislocation coin Figure 27 - Cisaillement d’une plaquette ne possédant pas les mêmes plans de glissement que la matrice  Figure 28 - Durcissement par incrément de surface. Évolution de la limite d’élasticité  Figure 29 - Durcissement par différence d’énergie de faute d’empilement. Évolution de la limite d’élasticité  Figure 30 - Cisaillement d’un précipité ordonné et cohérent
• 6.4 - Contournement des précipités par les dislocations
  Figure 31 - Contournement d’Orowan Figure 32 - Boucles de dislocation dans un alliage du système Al-Li déformé plastiquement 
• 6.5 - Interprétation des mesures de durcissement

7 - Conclusion

8 - Annexe : images de microscopie électronique en transmission et diagrammes de microdiffraction électronique