Présentation
Auteur(s)
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Jean-Jacques BLANDIN : Ingénieur de l’École centrale de Lyon - Docteur de l’Institut national polytechnique de Grenoble - Chargé de recherche au CNRS - Institut national polytechnique de Grenoble
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Michel SUERY : Docteur ès sciences physiques - Directeur de recherche au CNRS - Directeur du laboratoire Génie physique et mécanique des matériaux ESA CNRS no 5010 - Institut national polytechnique de Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
La superplasticité est une propriété de déformation plastique à haute température (
où T f est la température de fusion du métal exprimée en kelvins) d’un matériau polycristallin qui se caractérise par des allongements à rupture importants pouvant dépasser 1 000 % au cours d’un essai de traction. Cette grande stabilité de la déformation est mise à profit pour la mise en forme par thermoformage de pièces souvent complexes et difficiles à mettre en forme selon une autre technique. La mise en forme superplastique trouve ainsi de nombreuses applications, en particulier dans l’aéronautique, grâce à l’utilisation des alliages de titane et d’aluminium.
Le présent article traitera des aspects fondamentaux de la superplasticité et détaillera les principales familles de matériaux pouvant présenter ce comportement. Quelques considérations sur les procédés de mise en forme seront également présentées.
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Intérêts et limites de la superplasticitéArticle inclus dans l'offre
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2. Aspects fondamentaux
2.1 Généralités
Pour développer ces aspects fondamentaux, nous nous appuierons sur le schéma logique de la figure 2 qui montre comment un matériau à petite taille de grains peut présenter des allongements à rupture importants, à condition toutefois qu’aucune évolution de structure ne conduise soit à une rupture prématurée (cavitation), soit à un changement de mécanisme de déformation (grossissement des grains). Nous allons considérer successivement les différentes étapes de ce schéma et les confronter aux résultats expérimentaux publiés récemment.
HAUT DE PAGE2.2 Structure des matériaux superplastiques
Un matériau superplastique est caractérisé par une structure à taille de grains généralement inférieure à 10 µm environ (figure 3). Dans le cas des matériaux métalliques (ou intermétalliques), cette structure est souvent obtenue par un traitement thermomécanique d’écrouissage suivi d’une recristallisation. Dans le cas des matériaux céramiques, généralement élaborés par métallurgie des poudres, une telle structure est produite par un contrôle des conditions de frittage des poudres. Ces poudres doivent présenter une taille inférieure à la taille de grains nécessaire pour l’obtention d’un comportement superplastique, qui est de l’ordre du micromètre dans le cas des céramiques. Selon l’importance relative et la nature des différentes phases, on peut distinguer trois grandes catégories de matériaux superplastiques :
-
les matériaux quasi monophasés ;
-
les matériaux biphasés à structure microduplex constitués de deux phases admettant généralement, lorsque les propriétés superplastiques sont observées, des tailles et des proportions sensiblement équivalentes, un exemple de ce type de microstructure est illustré par la figure 3 ;
-
les matériaux composites, à matrices métallique ou céramique.
Dans tous les cas, la stabilité de la structure constitue en règle...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - UNDERWOOD (E.E.) - Superplasticity and related phenomena (Superplasticité et phénomènes associés). - Journal of Metals 14, p. 914 (1962).
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(2) - ASHBY (M.F.), VERRALL (R.A.) - Diffusion-accommodated flow and superplasticity (Superplasticité et déformation contrôlée par de la diffusion). - Acta Metallurgica, 21, p. 149-163 (1973).
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(3) - BALL (A.), HUTCHINSON (M.M.) - Superplasticity in the aluminium-zinc eutectoid (Superplasticité de l’alliage eutectoïde aluminium-zinc), - Metals Science Journal, 3, p. 1-7 (1969).
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(4) - MUKHERJEE (A.K.) - The rate controlling mechanism in superplasticity (Les mécanismes de contrôle de la déformation superplastique), - Materials Science Engineering, 8, p. 83-89 (1971).
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(5) - RAJ (R.), CHYUNG (C.K.) - Solution precipitation creep in glass ceramics (Fluage par dissolution – précipitation dans des céramiques à phase vitreuse), - Acta Metallurgica, 29, p. 159-166 (1980).
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