Analyse de la tenue en fatigue de l'alliage β-métastable Ti-12 wt.% Mo

(fre) Les alliages de titane les plus utilisés à ce jour souffrent d’un manque de ductilité, de ténacité et de capacité d’écrouissage. Cette lacune limite par exemple leur résistance à la propagation de fissures. Afin de remédier à cette insuffisance, des alliages beta métastables aux propriétés de ductilité remarquables ont été élaborés sur base de la méthode "d-electron design". L’alliage beta métastable Ti-12 wt.% Mo a ainsi été confectionné et montre une résistance à la déformation plastique considérable, une excellente capacité d’écrouissage et une résistance à la nucléation de défauts spectaculaire. Ces propriétés sont dues à l’activation simultanée des effets TRIP (Transformation Induced Plasticity) et TWIP (Twinning Induced Plasticity). Dans ce travail de fin d’étude, il a été question d’analyser le comportement de cet alliage soumis à des contraintes de fatigue. Il a été décidé de comparer ce matériau aux propriétés stupéfiantes avec un alliage bien connu, à savoir le Ti-6Al-4V (souvent surnommé TA6V). Ce dernier est largement utilisé dans l’industrie et il représente d’ailleurs pas moins de 50% de l’utilisation mondiale de titane à ce jour. Il possède une limite élastique plus élevée que le Ti-12Mo, mais ne peut pas se vanter d’être aussi ductile et tenace. Des essais mécaniques en contraintes cycliques ont été réalisés sur des échantillons de traction et de flexion dans le but d’obtenir des données essentielles à la réalisation de courbes de fatigue (Wöhler, Paris, etc.). Des microscopies électroniques à balayage ainsi que des photographies haute résolution ont également permis de comprendre la cinétique de propagation de la fissure dominante.

(eng) Titanium alloys are more and more used today, but they often lack ductility, toughness, or strain hardening capability. This hinders for instance their capacity to resist crack propagation. To counter that weakness, a new type of beta metastable titanium alloy with great ductility properties has been elaborated using the “d-electron design” method. A so-called alloy, the Ti-12 wt.% Mo has thus been created and shows impressive resistance to plastic deformation and damage nucleation, as well as a great strain hardening capability. Those surprising properties are due to the simultaneous activation of the TRIP (Transformation Induced Plasticity) and TWIP (Twinning Induced Plasticity) effects. In this thesis, the behavior of this alloy was analyzed during cyclic stresses. The Ti-12 wt.% Mo was compared to the famous Ti-6Al-4V titanium alloy (also know as TA6V) which represents more than 50% of the titanium industry today. This second alloy has a greater yield strength but isn’t as ductile and tough as the beta metastable alloy. Flexion and traction tests were carried out on those alloys in order to gather data for the realization of fatigue curves (Wöhler, Paris, …). SEM microscopies were also taken to understand the various mechanisms of the crack propagation.