Soutenance de thèse de Matheus Brozovic Gariglio

Matheus Brozovic Gariglio soutient sa thèse de doctorat le 2 février 2023

Étude multi-échelle des évolutions microstructurales dans les alliages de titane biphasés déformés à chaud

Matheus Brozovic Gariglio a réalisé sa thèse dans les équipes MSR et CSM sous la direction de Nathalie Bozzolo et de Daniel Pino Munoz. Il soutient sa thèse en spécialité doctorale "Mécanique Numérique et Matériaux" le 2 février 2023 devant le jury suivant :

Résumé :

Les alliages de titane sont beaucoup employés dans l'industrie aéronautique, pour leurs propriétés de résistance à la température et à la corrosion, mais surtout leur faible densité. Ces propriétés sont fortement liées à la microstructure, elle-même issue des opérations de forgeage à chaud mises en œuvre pour fabriquer les pièces. L'optimisation des propriétés nécessite donc de maîtriser l’impact des paramètres thermomécaniques sur les évolutions microstructurales. Le caractère biphasé (α/β) de certains alliages de titane offre, pour une nuance donnée, une très grande variété de microstructures possibles et donc une certaine souplesse dans l'ajustement des propriétés. Deux alliages de titane sont étudiés dans ce travail : l'alliage Ti-6Al-4V (α+β) utilisé dans les turboréacteurs, et l'alliage Ti-10V-2Fe-3Al (β-métastable) utilisé dans les trains d'atterrissage. L'objectif principal de ce travail est d'évaluer et de décrire comment la densité de dislocations se réparti entre les phases α et β, en fonction des paramètres thermomécaniques et de la microstructure initiale. Trois approches distinctes et complémentaires sont mises en œuvre : expérimentales à l’échelle microscopique et à l’échelle macroscopique, ainsi que par simulation numérique. Une grande part des résultats de cette thèse est issue d’analyses microstructurales fines, principalement sous la forme de cartographies d'orientation obtenues par diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD), mais aussi sous la forme de caractérisations tridimensionnelles complémentaires. Des techniques avancées de post-traitement des données EBSD sont utilisées pour évaluer les densités de dislocation à partir des désorientations intragranulaires mesurées. L’approche macroscopique est quant à elle basée sur l’analyse de courbes contrainte-déformation issues d’essais de compression à chaud. Enfin, des simulations de déformation plastique en champ complet sont réalisées sur des microstructures artificielles et expérimentales. La discussion confronte les résultats obtenus par ces trois approches et montre que toute comparaison directe devrait être évitée. Pour chacune des phases, des éléments microstructuraux clés, principalement en termes de texture cristallographique et de recristallisation dynamique, sont donnés en vue de relier ces approches pour avoir une meilleure estimation de la densité de dislocations, donc des évolutions microstructurales. Ces travaux apportent des éléments pour mieux comprendre le comportement des alliages de titane, aidant les partenaires financiers industriels (Airbus, Aubert & Duval, Safran et Timet) à optimiser le procédé de forgeage.

Mots-clés : Microstructure, Titane, Déformation à chaud, Biphasés, EBSD, Densité de dislocations