Etude du comportement des interfaces austenite martensite et martensite martensite de deux alliages a

Mme Baron, Marie-Pierre

Informations

• Publié par: Nichor
• Nombre de lectures: 15
• Langue: Français

Extrait

Chap.VI- Conclusion _________________________________________________________________________________________

VI- Conclusion générale

Nous avons étudié le comportement des interfaces austénite/martensite ainsi que des interfaces entre les variantes de martensite, dans le cas de monocristaux et de polycristaux d’alliages à mémoire de forme CuAlBe et de CuZnAl.

61- L’Effet superélastique

L’effet superélastique a été étudié en traction, en utilisant des échantillons monocristallins. La transformation martensitique induite par la contrainte est sensible à divers paramètres, comme la vitesse de variation de la déformation et la température. Quand la température de l’essai augmente, il faut une contrainte plus élevée pour induire les premières variantes de martensite (contrainte critique). Cette contrainte critique vérifie la loi de Clausius-Clapeyron pour le CuAlBe, comme pour le CuZnAl.

_________________________________ 174

Chap.VI- Conclusion _________________________________________________________________________________________ Le caractère exothermique de la transformation martensitique a une influence directe sur la largeur de l’hystérésis. En effet, quand la vitesse de la déformation est élevée, la transformation peut être considérée comme adiabatique, la température de l’échantillon augmente par rapport à la température du bain et, par conséquent, la contrainte augmente. L’hystérésis s’élargit. Quand la vitesse est faible, la température de l’échantillon est très proche de la température du bain. Dans ce cas, la contrainte reste quasiment constante pendant la transformation martensitique induite. Par conséquent, l’hystérésis est plus faible que dans le cas de vitesses élevées.La contrainte critique, quant à elle, n’est pas sensible à la vitesse de déformation. En effet, au moment de la formation de la première aiguille de martensite, l’échantillon est toujours à la température du bain d’huile. Dans le cas d’essais superélastique réalisés en imposant la vitesse de la contrainte, l’échantillon continue de s’allonger même si on arrête d’incrémenter la contrainte. Cet effet est d’autant plus important que la vitesse initiale de variation de la contrainte est plus grande. Cela est probablement dû au même phénomène que ci-dessus. La température de l’échantillon diminue lorsque la transformation martensitique est arrêtée, ce qui entraîne une poursuite de la transformation, bien que la contrainte soit constante, et donc un allongement de l’échantillon.

Nous nous sommes également intéressés à l’hystérésis en contrainte de la transformation martensitique lorsque, à l’état mixte et sous déformation constante, l’échantillon est soumis à des variations de température. Nous avons montré que les variations de contrainte enregistrées dans ce cas peuvent aussi être déterminées en utilisant le faisceau de courbes superélastiques à différentes température et pour le même échantillon.

A l’état superélastique, nous avons observé qu’un échantillon monocristallin de CuAlBe maintenu à déformation constante quelques heures vers 60°C peut “mémoriser ”cette déformation, même si la contrainte est relâchée à température ambiante. L’échantillon est alors totalement en phase austénitique. Un effet similaire a été décrit par F. Moreau. Il est certainement dû à une remise en ordre de la martensite induite par la contrainte. L’austénite “hérite ” de ce nouvelétat d’ordre lorque la contrainte est relâchée.

_________________________________ 175

Chap.VI- Conclusion _________________________________________________________________________________________

62- Mesures d’amortissement et de module

Dans le cadre de cette étude, nous nous sommes essentiellement intéressés à l’évolution de l’amortissement de polycristaux de CuZnAl en phase martensitique. L’amortissement et le module ont été mesurés sur un pendule de torsion à oscillations forcées, avec une déformation et une contrainte moyennes nulles. Lors de mesures en fonction du temps et pour une température d’essai constante, nous avons observé l’apparition d’un maximum d’amortissement et d’un minimum de module, dont l’amplitude (en valeurs absolues) diminuait avec la fréquence et avec la déformation. Les mêmes essais, effectués sur une machine de traction avec une déformation et une contrainte moyennes qui, cette fois-ci, n’étaient plus nulles, n’ont pas donné des résultats identiques. Si le maximum d’amortissement apparaît toujours, le module augmente en fonction du temps et ne présente plus de minimum.

En nous basant sur la théorie d’Ahlers [1], nous avons présenté un modèle du comportement des paires d’atomes dans le cas de nos deux expériences: c’est-à-dire dans le cas où il y a juste une déformation oscillante et dans le cas où une déformation oscillante est superposée à une déformation nominale.

Dans le premier cas, l’échantillon possède deux variantes, dont chacune a un ordre différent. Lors des mesures de frottement intérieur en fonction du temps, deux phénomènes se produisent simultanément : d’une part, un phénomène de remise en ordre des paires d’atomes de martensite et la présence d’une force de rappel qui impose la diminution du module et, d’autre part, un piégeage des interfaces par les lacunes qui est responsable de l’augmentation du module. Dans le cas des faibles fréquences, la force de rappel est nulle et l’on ne doit observer qu’une augmentation du module. Dans le deuxième cas, celui d’essais de traction, l’interface est déplacée par la déformation nominale et deux variantes voisines possèdent le même ordre (une des deux variantes possède alors un ordre différent de celui d’origine). Dans ce cas, la force de rappel va tendre à ramener l’interface à sa position d’origine avant déformation. La remise en ordre des paires d’atomes va entraîner une diminution de cette force de rappel, diminution qui n’aura pas d’effet sur le module apparent mesuré par frottement intérieur.

_________________________________ 176

Chap.VI- Conclusion _________________________________________________________________________________________

En conclusion, nous avons vu qu’en torsion (lorsque la déformation et la contrainte nominales sont nulles), on observe un maximum d’amortissement et un minimum de module. Les spectres mesurés en traction présentent aussi un maximum d’amortissement mais uniquement une augmentation du module dû au piégeage des interfaces. On peut en déduire que le maximum d’amortissement ne doit être dû qu’au piégeage des interfaces par des défauts ponctuels.

Les diverses expériences de frottement intérieur que nous avons présentées nous ont permis de

vérifier notre modèle.

¾Nous avons observé une diminution du minimum de module (en valeurs absolues) lorsque la fréquence diminue. ¾Nous avons observé une diminution du minimum de module (en valeurs absolues) lorsque l’amplitude des oscillations diminue. ¾Dans le cas de mesures d’amortissement et de module en traction sur des monocristaux de CuZnAl à l’état mixte (pour des interfaces austénite/martensite), il n’y a pas de diminution du module car il n’y a pas de remise en ordre des paires d’atomes. ¾Lors des mesures de frottement intérieur en fonction du temps, un arrêt des oscillations restaure le module. En effet, l’interface reprend alors sa position d’origine, ce qui provoque une remise en ordre de la martensite. Le module décroît à nouveau mais, comme l’arrêt des oscillations ne supprime pas la diffusion des lacunes, il y a toujours piégeage des interfaces.

Cependant, le comportement du CuAlBe semble différer de celui du CuZnAl. En effet, nous ne retrouvons pas de maximum d’amortissement ni de minimum de module. Cette différence pourrait être due au fait que la martensite des deux matériaux hérite d’un ordre différent :DO 3 pour le CuAlBe etL2 1 pour le CuZnAl, ou bien au fait que les atomes de Beryllium et de Zinc ne possèdent pas la même taille.

_________________________________ 177

Chap.VI- Conclusion _________________________________________________________________________________________

63- Perspectives

Le travail effectué ci-dessus nous a permis d’approcher le phénomène de mise en ordre des paires d’atomes dans le CuZnAl et le CuAlBe lors de la stabilisation de la martensite. Seulement, il reste à déterminer la nature exacte de ces paires d’atomes. En outre, les différences constatées entre les deux matériaux étudiés ne s’expliquent pas complètement. Il semblerait que ces différences soient dues au fait que la phase mère du CuAlBe est ordonnée DO 3 alors que celle du CuZnAl est ordonnée L2 1 ou qu’elles soient dues à une différence des volumes atomiques entre le Beryllium et le Zinc.

Il reste aussi à préciser l’effet dû au piégeage des interfaces sur le maximum d’amortissement.

_________________________________ 178