Comportement thermomécanique à haute vitesse de déformation de l'AD730 pour le soudage par friction linéaire

Résumé

Les superalliages base nickel AD730™ et Inconel 718 (IN718) sont des matériaux stratégiques pour l'industrie aéronautique, utilisés notamment dans les disques de turbine en raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles à haute température. Le soudage par friction linéaire (Linear Friction Welding, LFW) est un procédé d'assemblage à l'état solide particulièrement adapté à ces alliages, permettant d'éviter les défauts métallurgiques inhérents aux procédés de soudage par fusion. La simulation numérique fiable de ce procédé requiert des lois de comportement thermomécanique valides dans des conditions de déformation sévères, caractérisées par des vitesses de déformation pouvant atteindre plusieurs dizaines de secondes inverses. Or, les données disponibles dans la littérature pour ces alliages se limitent à des régimes de vitesse modérés, inférieurs ou égaux à 1 s⁻¹, laissant un verrou scientifique majeur pour la modélisation du LFW. Ce mémoire présente une étude expérimentale du comportement thermomécanique de l'AD730 et de l'IN718 à hautes vitesses de déformation, réalisée par essais de compression à chaud sur un simulateur thermomécanique DSI GLEEBLE 3800-GTC. Les essais ont été conduits à 1120 °C pour des vitesses de déformation comprises entre 1 et 10 s⁻¹ et une déformation finale de 0,6, conditions représentatives des zones fortement déformées lors du LFW. Les microstructures résultantes ont été caractérisées par microscopie optique et électronique à balayage. Les résultats montrent que l'AD730 et l'IN718 présentent une sensibilité positive à la vitesse de déformation sur l'ensemble de la plage étudiée, avec toutefois une saturation marquée de la contrainte d'écoulement au-delà de 8 s⁻¹, traduisant la compétition entre écrouissage et échauffement adiabatique à très haute vitesse. Le phénomène de Yield Drop, dont l'origine était jusqu'alors débattue, est formellement établi comme étant d'origine physique intrinsèque au matériau, indépendamment des conditions expérimentales, par la convergence de deux arguments : la reproduction du phénomène sur deux machines de technologies différentes et la constance de ses caractéristiques géométriques sur l'ensemble de la plage de vitesses. Les observations microstructurales confirment la recristallisation dynamique discontinue comme mécanisme d'adoucissement dominant, avec un affinement progressif de la taille de grain avec l'augmentation de la vitesse de déformation, bien décrit par un modèle de Zener-Hollomon validé de 0,001 à 10 s⁻¹. Enfin, le modèle constitutif d'Arrhenius identifié par les travaux antérieurs conserve une précision satisfaisante sur la plage de 2,5 à 8 s⁻¹, mais atteint ses limites intrinsèques au-delà de 8 s⁻¹ en raison de la saturation de la contrainte d'écoulement, nécessitant le recours à des formulations constitutives plus adaptées pour décrire ce régime de transition. Ces résultats constituent une extension significative des connaissances sur le comportement thermomécanique de l'AD730 à hautes vitesses de déformation et fournissent une base expérimentale solide pour le développement futur d'un modèle prédictif couplé mécanique-microstructural destiné à la simulation du soudage par friction linéaire.

Date	28 juil. 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mohammad Jahazi (Directeur(-trice))