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Développement de la technologie de laminage à tiède pour la mise en forme d'alliage à mémoire de forme Ti-Ni

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École de technologie supérieure

Abstract

Les alliages à mémoire de forme ou AMF sont des matériaux ayant la capacité de générer une force et/ou un déplacement sous chauffage après d’importantes déformations. Cette famille d’alliage présente également des propriétés superélastiques. Ces matériaux trouvent des applications comme actionneurs (effet mémoire de forme) ou dans des dispositifs biomédicaux (effet superélastique). Basées sur le phénomène de la transformation martensitiques, les propriétés fonctionnelles de tels alliages dépendent fortement de la méthode de mise en forme utilisée. Il a été démontré que l’utilisation du laminage à froid sévère plus traitement thermique post-déformation permettait d’améliorer considérablement les propriétés fonctionnelles de l’alliage au prix d’une diminution de la tenue en fatigue. Dans le cadre de ce projet, le laminage à tiède est appliqué pour la première fois au AMF Ti- Ni afin d’améliorer la durée de vie de ces matériaux tout en préservant le niveau de propriétés atteints avec le laminage à froid plus traitement thermique. Des essais de caractérisation des propriétés thermiques et mécaniques (essais calorimétrique et essai de traction) et fonctionnelles (essais de déformation récupérable et de contrainte générée) ont été réalisés sur l’alliage Ti-50.26at.%Ni. Cet alliage a été soumis à six traitements thermomécaniques différents visant la même déformation réelle de e=1.2 combinant laminage à froid, laminage à tiède, recuit intermédiaire et recuit post-déformation. Les essais calorimétriques et de tractions ont montré que les différents traitements thermomécaniques n’influaient pas de façon importante les propriétés du matériau. Pour les six différentes séquences de laminage, les températures de transformation restent les mêmes tandis que les courbes de tractions montrent uniquement un écrouissage moindre des échantillons laminés à tiède. Par contre, les essais de caractérisation des propriétés fonctionnelles ont montrés que le laminage à tiède plus traitement thermique intermédiaire permettait d’augmenter la durée de vie en fatigue de 4 fois pour l’essai de génération de contrainte et 1,5 fois pour la déformation récupérable libre. Cependant, pour une même déformation initiale, les échantillons laminés à tiède présentent une contrainte générée diminuée de 20% par rapport au matériau laminé à froid. À contrainte générée égale, les échantillons laminés à tiède conservent leur avantage ce qui prouve l’efficacité de la mise en forme à tiède. Reste à déterminer les causes de cette augmentation de la vie en fatigue. Pour cela, la caractérisation microstructurale (diffraction des rayons X, microscopie électronique à transmission, microscopie électronique à balayage, etc) sera nécessaire afin d’identifier les raisons permettant d’expliquer les phénomènes observés.

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