Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide - LPCES

2 : Etude des mécanismes de recristallisation d’un aluminiure de titane g/a2

La thèse de Y. Hersart de la Villemarqué soutenue le 13 Juin 2000, sur les mécanismes de recristallisation primaire d’un alliage intermétallique biphasé à base de TiAl a fait l’objet d’une recherche coopérative avec S. Naka et M. Thomas de l’ONERA et a bénéficié du soutien matériel de la DGA (bourse DRET-CNRS).

Les alliages intermétalliques biphasés g (quadratique) /a2 (hexagonal ordonné) à base de TiAl tel que celui de la General Electric (GE : Ti-48Al-2Cr-2Nb) suscitent un grand intérêt en aéronautique et dans le domaine aérospatial en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques à haute température, de leur très bonne résistance à l'oxydation à chaud et surtout de leur faible densité. Ce sont actuellement de sérieux candidats pour remplacer les super-alliages base nickel si l'on résout le problème de leur faible ductilité à température ambiante. La structure brute de fonderie présente une forte texture cristallographique de solidification <111> perpendiculaire à l’axe du lingot qui est associée à la présence de gros grains colonnaires lamellaires (texture morphologique). L’origine de la texture <111> est la suivante : au cours de la solidification, les grains basaltiques de la structure hexagonale croissent selon la direction [0001] perpendiculaire à l’axe du lingot ; au cours du refroidissement, la transformation de phases a ---> g+a obéit aux relations de Burgers : (0001) // {111} et <11-20> // <1-10>. Cette texture entraîne alors une importante anisotropie des propriétés mécaniques. Le forgeage suivi de recuits est une voie intéressante pour affiner la microstructure et atténuer la texture cristallographique, par recristallisation dynamique et statique en vue d’obtenir des propriétés mécaniques isotropes.
Pour ce faire, des échantillons ont été déformés en compression (73% à la vitesse d/dt = 10-3s-1, à 1000°C) selon la direction radiale du lingot. La déformation dans les grains lamellaires est, soit homogène (glissement sur des plans {111} de la phase g), soit hétérogène (formation de bandes de cisaillement, a priori non cristallographiques). Après forgeage, la microstructure se présente sous forme de blocs lamellaires résiduels noyés dans une matrice constituée de petits et de gros grains équiaxes recristallisés. Après des recuits statiques (figure 4) dans les domaines (a+g) ou (a2+g) la texture de solidification est fortement atténuée, voire presque aléatoire. Ainsi, il a été montré que, plus la texture morphologique est homogène, plus l’acuité de la texture cristallographique est atténuée ; c’est le cas pour les recuits effectués à 1300°C au voisinage du transus (a2+g) / a ; on est alors en droit d’espérer une isotropie des propriétés mécaniques.



fig4

(a)
(b)
(c)

Figure 4 : (b) Microstructure d’un alliage Ti48Al48Cr2Nb2 analysée par OIM après forgeage à chaud puis recuit. Microstructures dessinées analysées par MET (a) dans une zone recristallisée équiaxe (les grains blancs appartiennent à la phase a2) et (c) dans une zone lamellaire (description de la distribution des dir16 mars, 2007ssion : chaque orientation est définie par une couleur indiquée sur le triangle standard).

Pour en savoir plus
    ecblank M.L. Dupont-Hosotte, "", Thèse, Université de Paris Sud, Orsay (1997).

    M.L. Dupont-Hosotte, C. Quesne, R. Penelle and T. Baudin, "Influence of thermal and/or thermomechanical treatments on microstructure and texture of a Ti48Al-2Cr2Nb titanium aluminide", Mat. Sci. & Eng. (soumis).

    Y. Hersart de la Villemarqué, "Texture et traitements à chaud dans l'alliage Ti48Al48Cr2Nb2", Thèse, Université de Paris Sud, Orsay (2000)

    Y. Hersart, C. Quesne, T. Baudin and R. Penelle, "Recrystallization and Texture in a g/a2 TiAl intermetallic alloy", The 9th World Conference on Titanium, Saint Petersburgh Russia, June 7-11 (1999), Ed. I.V. Gorynin and S.S. Ushkov, CRISM, Prometey, Vol. 1, 355-362 (2000).


 
16 mars, 2007