Formation des microstructures issues des transformations à l’état solide dans les alliages de titane
L’école des Mines de Nancy a mené des études sur les alliages de titane conventionnels a+b et b pour comprendre les séquences de transformation lors de traitements thermiques et modéliser les cinétiques de formation des différentes morphologies observées. Synthèse de leur recherche.
Figure 1 : Micrographies de précipités a allotriomorphes et de lamelles de Widmanstätten dans un alliage b-métastable (b-Cez).
Figure 2 : Reconstruction 3D de précipités allotriomorphes au joint de grains et de lamelles de Widmanstätten. L’échelle du volume analysé est 20 ¥ 10 ¥ 5 µm3.
Figure 3 : Micrographies montrant différentes morphologies dans un même grain b parent. (a) Ti17 transformé à 708 °C. (b) Ti 6242 transformé au cours d’un refroidissement continu à 2,5 °C/s.
Figure 4 : Diagramme TTT de l’alliage Ti17.
Figure 5 : Comparaison des diagrammes TTT pour les alliages Ti 6246, b-Cez et Ti 10-2-3 (11,20). Formation de 1 aGB+aWGB, 2 aWI, 3 a” et 4 w.
Figure 6 : évolution de la quantité totale de phase a comme celle de chaque morphologie en fonction de la température pour une vitesse de refroidissement de 0,02 °C/s et 0,1 °C/s. Mesures expérimentales par résistivité (+). Résultats du calcul aGB+aWGB (–––) ; aWI (——-) ; total (––) ; équilibre (–– - ––).
Figure 7 : évolution de la quantité de phase a en fonction de la vitesse de refroidissement. Données expérimentales : quantité globale de phase a (DRX D), aGB+aWGB (Analyse d’images, D). Calculs : a” (–––), aWI (——-), aGB + WGB (—-), total (––).
Figure 8 : Maillage du disque et carte de distribution calculée de la fraction volumique de morphologie aWI.
Figure 9 : Représentation schématique de la séquence de transformation.
Figure 10 : Valeurs expérimentales et calculées des temps de début (ts), de 10 et 90 % d’avancement de transformation (t10 et t90 respectivement).
Figure 11 : (a) Comparaison des cinétiques de transformation calculée (ligne continue) et expérimentale (points). (b) Comparaison du nombre moyen de colonies par grain calculé (ligne continue) et expérimental (points) en fonction du temps.
Figure 12 : Influence sur l’évolution morphologique : (a) de l’anisotropie de l’énergie d’interface, (b) de l’énergie de joint de grains.
Figure 13 : Dissolution d’une microstructure duplex durant un chauffage à 500°C/s à 0,24 s ; 0,42 s ; 0,46 s; 0,58 s; 0,68 s; 0,85 s ; les niveaux de gris correspondent aux concentrations en Al dans la phase b (la phase a est repérée en noir).
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