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Le 20 janvier 2022

Soutenance de thèse de Robin MALLICK

Effet des traitements thermomécaniques sur la microstructure d'un alliage de titane Ti2AlNb

Résumé de la thèse en français

Grâce à leurs bonnes propriétés mécaniques jusqu'à 650 °C et une faible densité, les alliages de composition générique Ti2AlNb sont de bons candidats pour certaines applications aéronautiques. La mise en œuvre de ces alliages, depuis leur élaboration jusqu'à l'obtention, grâce aux traitements thermomécaniques, de la microstructure la mieux adaptée aux applications envisagées, nécessite cependant d'être optimisée avant qu'ils ne puissent être industrialisés. Cette étude a permis d'étudier les mécanismes de restauration et de recristallisation qui gouvernent l'évolution microstructurale d'un alliage Ti2AlNb pendant et après la déformation plastique relative au corroyage dans l'intervalle de température entre 1010 et 1204 °C afin de mieux maîtriser sa mise en forme à haute température. Plusieurs procédés de déformation plastique opérant dans les domaines de température, de vitesse de déformation et de déformation comparables à ceux dans lesquels sont classiquement réalisés les corroyages et la mise en forme industrielle ont été mis en œuvre. L'évolution dynamique de la microstructure a été analysée sur la base d'essais de compression et de torsion suivis par une trempe ; des essais de filage ont permis d'engendrer une première étape de recristallisation post-dynamique de l'alliage. Enfin, des traitements thermiques isothermes post-déformation ont permis d'étudier la recristallisation statique de l'alliage déformé. En caractérisant les microstructures par microscopie optique et par diffraction des électrons retrodiffusés (EBSD) en microscope électronique à balayage, l'effet des paramètres de déformation à haute température sur l'évolution microstructurale a été étudié. La recristallisation dynamique continue conduit à la formation d'une faible fraction volumique de grains recristallisés au voisinage des joints de grains. Une partie de ces grains feront office de germes pour la recristallisation post-dynamique ou pour la recristallisation statique. Les traitements thermiques isothermes post-déformation ont permis d'étudier la cinétique de la recristallisation statique et d'étudier les effets de la taille de grain avant déformation, de la température, et de la vitesse de déformation sur cette cinétique.

Résumé de la thèse en anglais

Due to their excellent properties, especially, high temperature mechanical strength and low density, Ti2AlNb-based alloys are considered as promising materials for rotating parts in aircraft engines. Such properties are obtained through appropriate thermomechanical treatment which should result in optimal microstructure for a specific application. Different stages of thermomechanical treatments of Ti2AlNb alloys are still required to be optimized to guarantee the best alloys performance. Therefore, the understanding of microstructure evolution of Ti2AlNb alloys during high temperature processing is of particular industrial interest.The aim of the present work was to investigate the microstructure changes in a Ti2AlNb alloy induced by high temperature plastic deformation in the temperature range of 1010-1204 °C, in order to further optimize high temperature alloy processing. The dynamic evolution of the microstructure was analysed through compression and torsion tests followed by quenching, and hot extrusion tests were used to generate a first stage of post-dynamic recrystallization of the alloy. Finally, post-deformation isothermal heat treatments were used to study the static recrystallization phenomenon. The microstructure was characterized by means of optical microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD) in scanning electron microscope. The effect of high-temperature deformation parameters on the microstructure evolution was studied. It is revealed that continuous dynamic recrystallization leads to the formation of a low volume fraction of recrystallized grains in the area close to the initial grain boundaries. Some of these grains will further become nuclei for post-dynamic or static recrystallization. Post-deformation isothermal heat treatments allowed to study the kinetics of static recrystallization and to investigate the effect of initial grain size, temperature and strain rate.

Titre anglais : Effect of thermomechanical treatments on microstructure of Ti2AlNb alloy
Date de soutenance : jeudi 20 janvier 2022 à 14h00
Adresse de soutenance : Mines ParisTech - Université PSL, 60 Bd Saint-Michel, 75272 Paris - L109
Directeur de thèse : Vincent MAUREL
Co-encadrant : Loïc NAZE
Co-encadrant : Vladimir ESIN

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