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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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Matériaux industriels à comportement superplastiqueArticle inclus dans l'offre
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3. Intérêts et limites de la superplasticité
3.1 Limites
Celles‐ci se situent essentiellement à trois niveaux liés au matériau et aux conditions expérimentales de déformation : la microstructure du matériau et son évolution, la vitesse de déformation et la température.
Ainsi que cela a déjà été souligné, la taille des grains des matériaux déformés en conditions de superplasticité doit être faible et rester relativement stable pendant la déformation, qui s’effectue à haute température. L’obtention de telles structures peut nécessiter la mise en œuvre de gammes thermomécaniques complexes, conduisant à un prix de revient élevé. Dans le cas particulier de matériaux élaborés par métallurgie des poudres, elle exige l’utilisation de poudres ultra-fines et la mise en œuvre de procédures de frittage durant lesquelles aucun grossissement de grains excessif n’intervient. Là encore, ces exigences conduisent à un prix de revient des matériaux qui peut être élevé. Cette situation peut également déboucher sur des problèmes de pérennité des approvisionnements en matériaux compte tenu de la complexité des gammes de fabrication qui sont parfois retenues pour produire les microstructures à caractère superplastique.
La déformation superplastique peut induire au sein de la microstructure le développement d’un endommagement par cavitation, qui peut dégrader rapidement les propriétés mécaniques de la pièce formée. Là encore, les techniques de diminution de l’endommagement (lorsqu’elles peuvent être utilisées) augmentent le coût et rendent plus complexes les outillages requis pour l’opération de mise en forme.
Dans la plupart des applications industrielles actuelles de la mise en forme superplastique, le domaine expérimental d’obtention des propriétés superplastiques correspond à des vitesses de déformation inférieures à celles rencontrées classiquement dans les autres procédés de mise en forme. Il en résulte des temps de mise en forme plus longs. Compte tenu de la forte dépendance de la transition entre le domaine superplastique II et le domaine de déformation à chaud conventionnelle III vis‐à‐vis de la taille de grains des matériaux, une mise en forme superplastique dans le cas de matériaux admettant des grains extrêmement fins (de taille sensiblement inférieure au micromètre) pourrait s’effectuer à...
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BIBLIOGRAPHIE
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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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