Étude de l'influence des traitements thermomécaniques sur les propriétés des alliages à mémoire de formes Ti-50.0at.%Ni et Ti-50.7at.%Ni

• Main Author: Demers, Vincent
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2004
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/720/1/DEMERS_Vincent.pdf

Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont une catégorie de matériaux présentant des propriétés exceptionnelles telles que la reprise de forme et la capacité de générer une force suite à d'importantes déformations. Ainsi, les AMF sont utilisés dans les applications d'activation mécanique (effet mémoire de forme) et dans les dispositifs biomédicaux (effet superélastique). Les propriétés des AMF sont grandement influencées par les étapes finales de la fabrication soient, la mise en forme à froid et le traitement thermique. Ainsi, le traitement combiné de la mise en forme à froid et d'un traitement thermique offre la possibilité d'améliorer et d'optimiser les propriétés des AMF. Des essais de caractérisation des propriétés thermiques et électriques (essais DSC et de résistivité électrique), mécaniques (essai de traction) et fonctionnelles (essais de déformation récupérable et de contrainte générée) ont été réalisés. Ces tests sont effectués sur des alliages Ti-50.0at%Ni utilisés respectivement pour leur effet mémoire de forme et l'effet superélastique en plus de proposer de meilleures propriétés fonctionnelles et en fatigue. Ces deux alliages sont sujets à trois niveaux de travail à froid par laminage suivis de huit traitements thermiques post déformation. Pour les deux alliages, les essais thermiques démontrent que le taux de travail à froid diminue l'enthalpie de transformation seulement pour les basses températures de traitement thermique et présente une influence négligeable sur les températures de transformation de phase. Contrairement à l'alliage équiatomique (Ti-50.0at%Ni), le traitement thermique post déformation influence fortement les températures de transformation pour l'alliage riche en nickel (Ti-50.7at.%Ni). En ce qui a trait aux essais mécaniques, les sévères taux de travail à froid font en sorte que l'effet superélastique est observé même pour l'alliage Ti-50.0at%Ni. De plus, la contrainte critique et la limite d'écoulement diminuent fortement pendant le processus de relaxation / polygonisation du matériau et se stabilisent pour les températures de recristallisation. Un état faiblement écroui fait en sorte que les températures de transformation austénitiques se décalent fortement (de l'ordre de 30°C) pendant l'essai mécanique. La caractérisation des propriétés fonctionnelles montre que le taux de travail à froid influence les valeurs de la déformation maximale complètement récupérable (єr max)seulement pour les basses températures de traitement thermique. De plus, єr max varie entre 6 et 9% en fonction du type d'alliage et du taux de travail à froid. La contrainte que peut générer un échantillon Ti-50.0at.%Ni est augmentée par le taux de travail à froid passant de 900 à 1100 MPa pour les faibles et sévères taux de travail à froid. Pour l'alliage équiatomique, la déformation initiale de l'échantillon permettant d'obtenir la contrainte générée maximale se situe entre 6 et 8.5% ce qui inclut la déformation maximale récupérable (6 à 7.5%). Par contre, la contrainte générée est plus importante après un LTMT sévère (σgen max, 0.30 < σgen max, 0.88)tandis que les résultats de la déformation récupérable le sont après un faible LTMT (Єr max, 0.30> Єr max, 0.88). Finalement, un algorithme basé sur la notion de désirabilité permet de définir un traitement thermomécanique optimisant les propriétés d'un AMF utilisé dans une application donnée.