Elaboration par co-déformation de matériaux stratifiés alliage léger / verre métallique, Light alloy/metallic glass multimaterials elaborated by co-pressing

De
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Sous la direction de Jean-jacques Blandin
Thèse soutenue le 24 février 2011: Grenoble
Les verres métalliques sont des matériaux amorphes, présentant d'excellentes propriétés mécaniques à température ambiante (haute limite d'élasticité, large domaine élastique, dureté élevée, etc.) combinées à une grande capacité de mise en forme au-delà de leur transition vitreuse. Leur domaine d'application est cependant limité par leur relative fragilité à température ambiante. Dans l'optique d'élargir le champ d'application des verres métalliques, l'élaboration par co-déformation à chaud de multi-matériaux alliant verre métallique et alliage léger traditionnel s'avère prometteuse. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la possibilité d'élaborer par co-pressage à chaud des stratifiés associant un verre métallique base-zirconium à un alliage de magnésium. L'étude des propriétés mécaniques des deux matériaux, et notamment de leur comportement à chaud, a permis de préciser les mécanismes de déformation associés et de sélectionner les conditions optimales de co-pressage. Une caractérisation structurale des matériaux avant et après mise en forme a été réalisée. Les interfaces verre métallique/alliage de magnésium ont été caractérisées, confirmant une bonne adhésion entre les deux matériaux et des essais mécaniques spécifiques ont été mis en œuvre pour quantifier la tenue mécanique en cisaillement des interfaces. Ces résultats ont permis de valider le procédé de co-pressage à chaud comme technique d'élaboration de multi-matériaux verre métallique / alliage léger.
-Verres métalliques
-Co-déformation à chaud
-Multi-matériaux
-Propriétés mécaniques
Metallic glasses are amorphous materials displaying very interesting mechanical properties at room temperature (high fracture stresses, large elastic domain, etc.) together with an excellent formability above the glass transition temperature. However the use of these materials is limited by their lack of plasticity at room temperature. In order to extend their applications field, it could be of interest to associate metallic glasses with conventional light alloys. In this work, the feasibility of the elaboration of multilayered materials involving a Zr-based metallic glass and a magnesium alloy by co-pressing at high temperature has been investigated. The selected conditions for co-pressing were chosen from the knowledge of the rheological behavior of both the metallic glass and the light alloy. The structural characterization of the materials before and after the elaboration has been studied. The interfaces metallic glass/magnesium alloy has been characterized, revealing a good bonding between the two materials. In order to evaluate the mechanical strength of the bonding, specific tests have been developed. The results enabled us to valid the co-pressing process as a technique to elaborate multimaterials associating metallic glasses with light alloys.
-Metallic glasses
-Co-deformation at high temperature
-Multimaterials
-Mechanical properties
Source: http://www.theses.fr/2011GRENI017/document
Publié le : samedi 29 octobre 2011
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THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie
Arrêté ministérial : 7 août 2006
Présentée par
Jennifer RAGANI
Thèse dirigée par Jean-Jacques BLANDIN
et codirigée par Sébastien GRAVIER
préparée au sein du laboratoire Science et Ingénierie des Matériaux et
Procédés
dans l’école doctorale Ingénierie-Matériaux, Mécanique, Énergétique,
Environnement, Procédés, Production
Élaboration par co-déformation
de matériaux stratifiés
alliage léger/verre métallique
Thèse soutenue publiquement le 24 février 2011,
devant le jury composé de :
Mme.Muriel Véron
Professeur Grenoble INP, SIMaP, Grenoble, Présidente
M.Yannick Champion
Directeur de Recherche CNRS, ICMPE, Paris, Rapporteur
M.Jean-Marc Pelletier
Professeur INSA de Lyon, MATEIS, Lyon, Rapporteur
M.Benoît Moevus
TitaCreuset, Gaillard, Examinateur
M.Jean-Jacques Blandin
Directeur de Recherche CNRS, SIMaP, Grenoble, Directeur de thèse
M.Sébastien Gravier
Maître de conférence UJF, SIMaP, Grenoble, Co-Directeur de thèse
tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011de
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.
.
.
.
.
.
.
.
é
.
.
.
en
.
.
.
.
.
.
88
l'étude
Chapitre
156
I
hapitre
I
des
I
.
Élab
.
oration
mécanique
des
Analyse
stratiés
.
I
.
I
.
I
ue
.1
.
Choix
.
des
.
paramètres
IV.1.2
du
.
co-pressage
.
.
.
.
.
.
t
.
he
.
.
.
des
.
our
.
.
.
142
.
.
.
.
.
.
.
.
.
bi-cisaillemen
.
.
.
.
.
IV.2.2
.
.
.
.
.
.
.
IV.3
.
.
.
.
.
.
91
.
I
.
I
é
I.
.
1.1
.
Comparaison
.
des
Stratiés
rhéologies
.
.
.
.
.
.
.
.
argon
.
.
.
.
.
IV.3.4
.
.
.
.
.
.
.
c
.
ue
.
.
.
I
.
du
.
I
.
l'élab
.
.
.
.
.
.
.
.
.
135
.
en
.
in
.
s
91
e
I
tes
I
.
I.
.
1.2
.
Comparaison
.
de
.
nos
T
p
al
a
in
r
.
am
.
ètres
.
a
.
v
.
e
.
c
train
du
résiduelles
soudage-diusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
des
.
n
93
un
I
.
I
.
I.
.
1.3
IV.1.4
Bilan
t
des
résiduelles
paramètres
tri-couc
de
.
co-pressage
.
.
.
.
Résistance
.
n
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.2.1
.
l'essai
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ductibilité
.
.
.
.
.
.
94
.
I
.
I
.
I
.
.2
.
Mise
.
en
.
forme
.
des
.
stratiés
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
147
.
o
.
sous
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
147
.
o
.
sous
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.3.3
.
érature
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
95
des
I
.
I
.
I.
.
2.1
.
Déformations
.
exp
.
érimen
Bilan
tales
IV
a
la
u
des
sein
.
des
.
stratiés
I
.
I
.
Bilan
.
c
.
I
.
I
.
r
.
oration
.
stratiés
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
95
.
I
.
I
.
I.
Chapitre
2.2
T
Analyse
ue
des
des
con
te
train
e
tes
IV.1
de
qualitativ
co-pressage
et
.
train
.
résiduelles
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.1.1
.
en
.
qu
.
itativ
.
des
.
terfaces
.
.
103
.
I
.
I
.
I
.
.3
.
Caractérisation
.
des
.
stratiés
.
après
.
élab
.
or
137
a
Con
t
t
i
s
on
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
138
.
Calcul
.
con
.
rai
.
tes
.
dans
107
bi-couc
I
.
I
.
I.
.
3.1
.
Caractérisation
.
structurale
.
des
139
matériaux
Calcul
.
con
.
rai
.
tes
.
p
.
un
.
he
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.2
.
mécanique
.
i
.
terfaces
.
.
.
.
107
.
I
.
I
.
I.
.
3.2
.
Q
.
ual
.
ité
.
des
.
in
.
terfaces
143
.
Princip
.
de
.
de
.
t
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
144
.
Repro
.
des
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
112
.
I
146
I
Résultats
I.
.
3.3
.
Élab
.
oration
.
de
.
stratiés
.
sous
.
vide
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.3.1
.
élab
.
r
.
s
.
air
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
126
.
I
.
I
.
I.
.
3.4
.
Bilan
.
de
.
la
.
caractérisation
IV.3.2
des
élab
stratiés
r
.
s
.
vide
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
149
.
Étude
.
temp
.
sous
.
.
128
.
I
.
I
.
I
.
.4
.
Analyse
.
quan
.
titativ
.
e
.
aux
.
in
151
terface
Discussion-Bilan
s
résultats
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IV.4
.
du
.
hapitre
.
sur
.
sur
.
ten
.
mécanique
.
in
.
.
.
.
.
.
.
130
.
I
tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011.
.
Annexe
et
.
p
.
ersp
.
ectiv
.
es
.
157
.
Annexes
.
Annexe
par
A
délaminage
Métho
v
des
de
exp
.
ér
169
i
.
m
A.3
en
.
tales
.
A.1
p
Élab
.
oration
.
des
.
v
.
erres
.
métall
.
iques
.
.
.
.
.
.
.
.
compression
.
.
.
.
.
.
.
co-pressage
.
.
.
.
.
.
.
B
.
d'adhésion
.
Princip
.
oin
.
.
.
.
.
Résultats
.
.
.
.
.
.
.
Bibliographie
.
.
.
.
.
.
.
A.2.5
166
.
A.2
.
Outils
.
de
.
caractérisation
.
.
.
.
.
.
.
.
Essais
.
froid
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
oration
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
170
.
Numérique
.
Mesure
.
exion
.
ts
.
du
.
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
167
176
A.2.1
essais
Diraction
.
des
.
ra
.
y
.
ons
.
X
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
169
.
Mesures
.
dureté
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A.2.6
167
de
A.2.2
à
Calorimétrie
.
diéren
.
tiell
.
e
.
à
.
bala
.
y
.
age
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
169
.
Élab
.
par
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
167
.
A.2.3
.
Observ
Annexe
ations
Résolution
au
173
microscop
C
e
d'énergie
optique
par
.
4
.
oin
.
C.1
.
e
.
délaminage
.
exion
.
p
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
C.2
.
des
.
de
168
.
A.2.4
.
Microscop
.
e
.
Électronique
.
à
.
Bala
.
y
.
age
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
180
.
185
.
.
Conclusions
tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011duction
tro
In
tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011métalliques,
opique
ces
tro
un
duction
tage
Con
ainsi
texte
elopp
g
obten
énéral
erres
et
métalliques
ob
limite
jec
erres
tif
scien
de
t
l'étude
à
La
des
distinction
t
en
comp
tre
re
un
l'absence
solide
mécaniques
amorphe
formation
et
En
un
plastique
solide
a
c
souv
ristallin
de
se
vitreux,
fait
confèren
généralemen
est
t
rr
par
r
la
t
no-
très
tion
que
d'ordre
tan
atomique
iques.
qui
viii
p
t
eut
La
exister
inuer
au
remarquable
sein
ciée
de
te,
ces
t
deux
la
arrangemen
te
ts
à
distincts
des
de
certes
la
de
matière.
frein
Dans
tan
un
erres
solide
comme
cristallin,
de
les
iquide
atomes
aptitude
s'ordonnen
remarquable
t
com-
de
soueurs
manière
la
p
silice.
ério
d'application
dique
m
dans
métallique
l
l
es
à
trois
de
directions
les
de
métalliques,
l'espace
autre
sur
ts
de
d'un
longues
ec
distances.
v
En
t
rev
elles
anc
structure
he
amorphe
dans
v
un
les
solide
e
amorphe
une
les
élasticité
atomes
une
n
imp
e
grande
pré-
relativ
sen
onne
ten
tre-
t
des
qu'un
ne
ordre
de
à
t
courte
rupture
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La
.
de
Les
rev
métaux
in
purs
mais
ainsi
est
que
t
les
leur
alliages
t
métalliques
que
son
Les
t
présen
généralemen
emen
t
les
obten
phéno-
us
vitreuse
à
de
l'état
qui
cristallin
une
suite
la
à
haud.
leur
de
élab
en
oration.
à
C'est
par
p
v
ourquoi
lors
lorsqu'en
en
1960
erres
Du
l'optique
w
c
ez
v
et
oration
Klemen
matériaux
t
v
obtinren
un
t
onn
le
v
premier
L'idée
alliage
les
métallique
comme
amorphe,
même
ou
t

dans
v
à
erre
eux-ci
métallique
en
,
v
cette
plus
découv
les
erte
com
suscita
e
aussitôt
a
un
alliage
vif
des
in
erres
térêt
découlen
[
quan
Klemen
à
t
de
et
de
al.
cristalline.
,
structure
1960
de
]
matériaux
.
a
Les
sur
v
propriétés
erres
d
métalliques
manière
élab
:
orés
haute
par
d'
la
asso
suite
à
se

son
élastique
t
ortan
faits
une
par
dureté
tremp
qu'une
e
emen
sur
b
roue
ténacité.
an
con
d'atteindre
partie,
des
plupart
vitesses
v
de
métalliques
re
présen
froidissemen
pas
t
déformation
susammen
conduisan
t
alors
élev
une
ées.
macrosc
Cette
fragile.
tec
compréhension
hnique
mécanismes
d'
l
hyp
déformation
ertr
êt
emp
un
e
térêt
p
tique
ermettait
l'absence
alors
plasticité
de
bien
pro
en
duire
un
des
à
v
dév
erres
emen
mé-
en
talliques
t
uniquemen
matériaux
t
structure.
sous
v
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métalliques
de
ten
rubans.
égal
L'émergence
t,
de
tous
nouv
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elles
un
comp
mène
ositions
transition
a
et
conduit
domaine
à
l
un
surfondu
abaissemen
leur
t
t
des
grande
vitesses
à
de
déformation
refroidisseme
c
n
Leur
t
capacité
critiques,
déformation
pro
souv
duisan
t
t
parée
ainsi
celle
des
ue
v
les
erres
de
métalliques
e
sous
e
forme
de
massiv
mise
e.
forme
Les
v
v
de
erres
Dans
métalliques
d'élargi
massifs
le
on
hamp
t
des
al
erres
ors
l'élab
p
de
ermis
ulti-
de
allian
plus
un
amples
erre
rec
à
he
alliage
rc
raditi
hes
e
sur
s'a
leurs
ère
propriétés
prometteuse.
mécaniques
consiste
et
utiliser
notammen
v
t
métalliques
sur
renfort,
leur
la
comp
façon
ortemen
son
t
exploitées
à
céramiques
c
les
haud.
osites
Les
matrices
propriétés
c
des
présen
alliages
t
métalliques
tre
cristallins
l'a
son
an
t
d'être
liées
résilien
à
que
la
céram
prése
La
nce
binaison
de
v
défauts
r
dans
métallique
le
v
matériau,
un
les
uniques
caractéristiques
In
tel-00604463, version 1 - 29 Jun 2011

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