| Titre : | Etude et caractérisation de la microstructure et la texture d’un fil d'aluminium (tréfilé/recuit) |
| Auteurs : | Mohamed djamel Hadid, Auteur ; Zidani Mosbah, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | alliage d'aluminium,6101,microstructure,déformation à froid,tréfilage,texture,revenu,précipitation. |
| Résumé : |
RESUME : Le travail présenté dans ce mémoire de thèse est un projet de collaboration avec l’entreprise des industries des câbles électriques de Biskra, (ENICAB). L’objectif est de comprendre l’évolution de la microstructure et le processus de précipitation après l’opération de tréfilage à froid et après le traitement de revenu, afin d'obtenir une combinaison optimale entre les propriétés mécaniques et la résistivité électrique, exigées par la norme (EN-50183).
L'alliage 6101 est un alliage d’aluminium (Al-Mg-Si), industriel élaboré par coulée continue, est utilisé dans une grande variété d'applications, plus particulièrement dans l'industrie des câbles électriques à cause de sa facilité de mise en forme par tréfilage, sa bonne conductivité électrique ainsi qu'à sa bonne résistance à la corrosion atmosphérique. De plus, cet alliage peut être traité thermiquement pour avoir un durcissement structural par précipitation. La microstructure de l’alliage a été caractérisée par microscopie optique et électronique à balayage et par diffraction des rayons X, dans l’état brut, après déformation et après revenu à 170°C pendant plusieurs temps de maintien. Les essais mécaniques et électriques nous ont permis de connaitre la meilleure combinaison température/temps pour avoir les meilleurs résultats. Différents états de précipitation ont été obtenus à l’aide du traitement thermique. Les observations en MEB ont permis de préciser les différentes phases présentes. Les résultats obtenus par diffraction de neutrons et par cartographie reconstruite par EBSD, ont clairement montré une texture fibreuse causé par la déformation à froid dans les grains avec une orientation préférentielle (fibres //DN majoritaires et //DN minoritaires. DN//axe de tréfilage). Une analyse quantitative de l’évolution de la texture en fonction du temps de revenu a montré que l’acuité de la texture diminue sans apparition de nouvelles composantes. La fraction volumique de la fibre //DN augmente tandis que celle de la fibre //DN, majoritaire à l’état tréfilé, diminue. Les résultats obtenus montrent qu’il y a deux stades d’évolution de la structure du matériau étudié. Le premier stade correspond au stade de la déformation du matériau .Celui-ci est suivi par le stade de précipitation par la phase secondaire durcissente. ABSTRACT: The work presented in this thesis is a collaborative project with the company of the electric cable industries of Biskra, (ENICAB). The objective is to understand the evolution of the microstructure and the precipitation process after the cold drawing process and after the heat treatment, in order to obtain an optimal combination of mechanical properties and electrical resistivity, required by the standard (EN-50183). The 6101 is an aluminum alloy (Al-Mg-Si), an industrial product developed by continuous casting, is used in a wide variety of applications, particularly in the electrical cable industry, because of its ease of deformation by drawing, its good electrical conductivity as well as its good resistance to atmospheric corrosion. Moreover, this alloy can be heat-treated to have a structural hardening by precipitation. The microstructure of the alloy was characterized by optical and scanning electron microscopy and by X-ray diffraction, in the raw state, after deformation and after tempering at 170 ° C. for several holding times. The mechanical and electrical tests allowed us to know the best temperature / time combination for the best results. Different states of precipitation were obtained using the heat treatment. The SEM observations made it possible to specify the different phases present. The results obtained by neutron diffraction and by reconstructed mapping by EBSD clearly showed a fibrous texture caused by the cold deformation in the grains with a preferential orientation (fibers // DN and // DN minority DN / drawing axis). A quantitative analysis of the evolution of the texture as a function of time of heat treatment showed that the acuity of the texture decreases without the appearance of new components. The volume fraction of the fiber // DN is increased while that of the // DN fiber, the majority in the drawn state, decreases. The results obtained show that there are two stages of evolution of the structure of the material studied. The first stage corresponds to the deformation stage of the material. This is followed by the precipitation stage by the hardening secondary phase. |
| Sommaire : |
SOMMAIRE
Introduction générale …………………………………...…………............................. Chapitre I : Généralité sur les alliages d’aluminium Partie 1 : Généralité sur les alliages 6000 I.1.1 Introduction………………………………………………...…………..…................... I.1.2 Généralités sur les alliages d’aluminium…………...……...………......................... I.1.2.1 Présentation générale de l’aluminium........................................................................ I.1.2.2 Les alliages à durcissement par écrouissage ………......................................................... I.1.2.3 Les alliages à durcissement structural …................................................................. I.1.3 Généralités sur les alliages de la série 6000………………………....……............ I.1.3.1 Introduction …………………………………………………………..................... I.1.3.2 Le durcissement structural………………................................................................... I.1.3.2.1 Principe de base…………………….…………………………………................ I.1.3.2.2 Traitements thermiques de la série 6000…………………………….................... I.1.3.3 Précipitation des alliages de la série 6000……...………............................................... I.1.3.3.1 Les zones « Guinier-Preston »…………………………….......................................... I.1.3.3.2 La phase métastable β”…………........................................................................ I.1.3.3.3 La phase métastable β’……………………………………….................................. I.1.3.3.4 La phase stable β …….……………………….…………………………..….. I.1.3.3.5 Autres séquences de précipitation …………………….………………..…….. I.1.3.4 Structure cristallographique des principales phases ……………………………… I.1.3.4.1 Précipitation et comportement mécanique des 6000……………………….……. I.1.4 Effet des éléments alliés ……………………………………………………..…….. I.1.4.1 Magnésium …………………………………………………………………..…... I.1.4.2 Silicium ……………………………………...……………………………...…. I.1.4.3 Cuivre ……………………………………………………….…………………..… I.1.4.4 Fer ….………………………………………………………………………….…. I.1.4.5 Nickel ………………………………………………………………….…………..… I.1.4.6 Zinc …………………………………………………………………………..……. I.1.4.7 Manganèse ……………………………………………………………………..……. I.1.4.8 Effet des éléments alliés de la nuance 6101…………………..………………..… I.1.5 Les Porosité ……………………………………………………………………….. I.1.5.1 Différence entre retrait de solidification et pore du à l’hydrogène………………. I.1.5.2 Les Porosité dans les alliages 6000……………………………………………….. I.1.6 Neutralisation des effets de Fe ……………………………………..………………….. I.1.7 Corrosion intergranulaire des alliages de la série 6000 …………………………….…... I.8 Conclusion ……………………………………………………………………..……… Partie 2: Alliage industriel utilisé par l’ENICAB (Almelec) I.2.1 Introduction …………………………………………………………………….….…… I.2.2 Câbles électriques en aluminium ………………….……………………….….…… I.2.2.1 Câbles électriques en aluminium pur……………………………………..………. I.2.2.2 Câbles électriques en alliage d’aluminium…………………………………..…… I.2.3 Amélioration de la conductivité des alliages d'aluminium ………………………… I.2.3.1 Câble en almélec à conductivité améliorée …………………………………….…. I.2.3.2 Ames conductrice à forme Aero-Z ……………….…………………………..…… I.2.3.3 Conducteurs résistants de haute température …………………………….…..…… I.2.4 Caractéristiques des câbles de la série 6000 ……….………………………...…… I.2.4.1 La résistance à la rupture ….………………………………………………..……. I.2.4.2 La dureté superficielle ………………………………………………………..……… I.2.4.3 La résistance à la corrosion ………………………………………………………..… I.2.5 Caractéristiques des câbles en alliage 6101 ……………………………………..….. I.2.6 Conclusion ……………………………………………………………………..……… CHAPITRE II : Déformation et texture de tréfilage Partie 1: Déformation plastique et écrouissage II.1.1 Introduction …...………….........…………………………………………...………….... II.1.2 L’écrouissage ………………………………………….…………………………… II.1.3 Déformation plastique des monocristaux ……………………………………………… II.1.3.1 Relation du glissement et avec les dislocations ..........…………………………… II.1.3.2 Mouvement des dislocations et système de glissement ...……….………I.4 La II.1.4La plasticité ………………………………………………………...………….... II.1.4.1 Le comportement plastique …………...…………………………………...………… II.1.4.1.1 Le seuil de plasticité ……………..…………............…………………………….. II.1.4.1.2 Influence des déformations plastiques sur les propriétés mécaniques ………...…… II.1.4.2 La plasticité à l'échelle microscopique ………............…………………….………… II.1.4.2.1 Le glissement dans un monocristal ……….................…………...…………….. II.1.4.2.2 Contrainte théorique de glissement ………............…………………...………… II.1.4.2.3 Origine de la plasticité dans les métaux ............………………………..………… II.1.4.2.4 Les dislocations ………………………………………………………...………….. Partie 2: Texture de déformation par tréfilage industriel II.2.1 Introduction …………………………………...……….………...………..…….... II.2.2 Description de la passe de référence ………………………………………............. II.2.2.1 Le fil ………….……………………………………...…………………….......... II.2.2.2 La filière ……………………………………………………...………………….... II.2.2.3 Le lubrifiant …………………………………………………...…………………….… II.2.3 Détermination de la texture ……………………………………………………………… II.2.3.1 Définition de la texture cristallographique ……………………………………....... II.2.3.1.1 Fonction de texture ……………………………………….......................................... II.2.3.1.2 Orientation des grains ……………………………………...................................... II.2.3.1.3 Représentation des textures …………………………………...…….......................... II.2.3.1.4 Les figure de pôles ……………………...................................................................... II.2.3.1.5 Définition de la FDOC ……………………………………........................................ II.2.3.1.6 Définition de la texture de fibre …………………………………..…........................ II.2.3.2 Textures de tréfilage …………………………………................................................. II.2.3.3 Application de la mesure des textures aux fils ……………………………………..... CHAPITRE III : Matériaux et techniques expérimentales III.1 Introduction ………………………………….............................................................. III.2 Matériau étudié ………………………………….................................................... ........... III.3 Analyse de la composition chimique ………................................................................. III.4 Caractéristiques mécaniques et électriques de l’alliage à l'état de réception ................. III.5 Caractérisation …………………………………............................................................ III.5.1 Caractérisation microstructurale ……………............................................................. III.5.1.1 Traitements thermiques ……………………............................................................ III.5.1.2 Préparation des échantillons ……………………..................................................... III.5.1.2.1 Polissage ……………………................................................................................ III.5.1.2.2 Attaques chimiques ……………………...............................................................78 III.5.1.3 Observation microscopique ……………………................................................... III.5.1.4 Microscopie électronique à balayage ……………………..................................... III.5.6 EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) ..……………...................................... III.5.7 Diffraction des neutrons ………………………………………………………….. III.5.8 Microdureté …………….......................................................................................... III.5.9 Essai de traction ……………………...................................................................... III.5.10 Diffraction des rayons X ………………………................................................... III.5.11 La résistivité électrique ………............................................................................ III.5.11.1 Paramètres influençant la résistivité électrique ................................................. III.5.11.2 Influence de la température .............................................................................. III.5.11.3 Influence des éléments en solution ..................................................................... III.5.11.4 Influence de l’écrouissage ................................................................................... CHAPITRE IV : Résultats et discussions Partie 1: Etude de comportement des fils tréfilés IV.1.1 Introduction ……………………............................................................................... IV.1.2 Microstructure ……………………............................................................................ IV.1.2.1 Microscopie optique ……………………............................................................... IV.1.2.2 Observation en microscopie électronique à balayage ............................................... IV.1.2.3 Diffraction des rayons X ………………................................................................... IV.1.3 Evolution des propriétés des fils en fonction de la déformation ............................. IV.1.3.1 Mesures de microdureté ……………………................................................................. IV.1.3.2 Essais de traction …………………………….......................................................... IV.1.3.3 Mesure de la résistivité électrique …………………….................................................. IV.1.3 Conclusion …………….………………………………………………………….. Partie 2 : Etude de comportement des fils tréfilés et revenus IV.2.1 Introduction ……………………............................................................................... IV.2.2 Etude de durcissement structural des fils tréfilés après revenu ............................... IV.2.2.1 Caractérisation microstructurale..………….......................................................... IV.2.2.2 Caractérisation par RX des fils tréfilés et revenus .................................................. IV.2.3 Evolution des propriétés mécaniques des fils tréfilés après revenu ...................... IV.2.3.1 Mesures de microdureté ……………………........................................................... IV.2.3.2 Essais de traction ………………………… ............................................................ IV.2.4 Mesure de la résistivité électrique ………………................................................... IV.2.5 Conclusion………………………………………………………………………. Partie 3: Evolution de la texture au cours de la déformation IV.3.1 Introduction ……………………................................................................................... IV.3.2 Analyse des microstructures par EBSD ...................................................................... IV.3.2.1 Caractérisation par EBSD de fil machine et des fils tréfilés ......................................... IV.3.2.2 Analyse des tailles de grains…. ……………....................................................... IV.3.2.3 Corrélation microstructure - texture ……………....................................................... IV.3.3 Texture cristallographique du fil machine …………….................................................. IV.3.4 Texture cristallographique des fils déformés …………….............................................. IV.3.5 Evolution de la fraction volumique en fonction de déformation ............................. IV.3.6 Discussion……………………………………......................................................... IV.3.7 Conclusion ………………........................................................................................ Partie 4: Evolution de la texture des fils déformés et revenus IV.4.1 Introduction ……………………................................................................................ IV.4.2 Evolution de la texture des fils d’alliage 6101 après revenu…............................... IV.2.1. Caractérisation par EBSD…….............................................................................. IV.4.2.2 Caractérisation par FDP et FDOC ……………………............................................ IV.4.2. Evolution de la fraction volumique après revenu…………..................................... IV.4.4 Discussion ……………………............................................................................... IV.4.5 Conclusion ……………………................................................................................. Conclusion générale et Perspectives………................................................................................. Références bibliographiques……….……………………………………………………… Annexe …………………………………………………………………………………… |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0838 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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