Influence de la croissance de phase ω ainsi que de la composition en Mo sur les propriétés mécaniques et les propriétés de rupture de l’alliage Ti12Mo

(fre) Depuis plusieurs décennies, l'intérêt porté au titane n'a cessé d'augmenter grâce à son unique combinaison de propriétés physiques, chimiques et mécaniques, incluant le meilleur rapport résistance/densité parmi les métaux et une excellente résistance à la corrosion. L'alliage de titane Ti12Mo, composé de 12% en poids de molybdène (Mo), appartient à une nouvelle famille d'intérêt car il combine de très bonnes propriétés mécaniques mais une faible résistance dont l'amélioration est recherchée. Puisque la résistance d'un matériau est une propriété qui dépend de sa microstructure, des traitements thermiques sont appliqués au Ti12Mo afin d'y apporter des modifications microstructurales. Les traitements thermiques utilisés dans ce mémoire sont nommés 'Traitements Flash' en raison de leur très courte durée dans le four. Une série d'échantillons ayant subi des traitements Flash allant de 110°C à 385°C sont analysés par différentes techniques de caractérisations. L'objectif principal poursuivi par ce travail est d'observer l'évolution des propriétés mécaniques et l'évolution des propriétés de rupture dans un alliage Ti12Mo en formant et en grossissant une seconde phase à l'intérieur de la matrice β qui le compose par application de traitements Flash. L'autre objectif est d'observer l'évolution des mêmes propriétés, mais cette fois-ci, lorsque la quantité de Mo dans les titanes β est modifiée (Ti10Mo, Ti15Mo et Ti30Mo). L'évolution des différentes propriétés mécaniques et de rupture dans l'alliage Ti12Mo par formation et croissance d'une seconde phase ω dans la matrice β a été analysée. Pour certains traitements avec une température suffisamment élevée, de la phase ω_iso se forme et augmente significativement la résistance à la déformation du Ti12Mo au dépend d'une partie de sa ductilité. Pour le reste des propriétés, la formation et la croissance de la phase ω_iso ne semblent pas avoir d'influence majeure. Les résultats indiquent qu'il existe une équivalence temps-température pour la formation de phase ω_iso. Un travail futur s'attardant sur cette équivalence permettrait d'aboutir aux conditions limites des traitements thermiques nécessaires à la formation de cette phase ω_iso. Le mécanisme de rupture du Ti12Mo est identifié et semble être semblable à celui du Ti10Mo et Ti15Mo ainsi que pour tous les échantillons Flash de ce mémoire. L'évolution de la phase ω avec les traitements Flash ne semble pas altérer le mécanisme de rupture de l'alliage Ti12Mo ou modifier de manière significative ses propriétés de rupture. L'intérêt des traitements Flash réside finalement dans l'amélioration de la limite élastique du Ti12Mo.

(eng) Over the past several decades, interest in titanium has continued to grow due to its unique combination of physical, chemical and mechanical properties, including the best strength-to-density ratio among metals and excellent corrosion resistance. The Ti12Mo titanium alloy, composed of 12wt% molybdenum (Mo), belongs to a new family of interest because it combines very good mechanical properties except for low strength, which is being improved. Since the strength of a material is a property that depends on its microstructure, heat treatments are applied to Ti12Mo in order to make microstructural modifications. The heat treatments used in this paper are called ’Flash Treatments’ due to their very short duration in the furnace. A series of samples having undergone Flash Treatments ranging from 110°C to 385°C are analyzed by different characterization techniques. The main objective of this work is to observe the evolution of the mechanical properties and the evolution of the fracture properties in a Ti12Mo alloy by forming and magnifying a second phase inside the β matrix that composes it by applying Flash treatments. The other is to observe the evolution of the same properties, but this time, when the amount of Mo in the β titanium is modified (Ti10Mo, Ti15Mo and Ti30Mo). The evolution of the different mechanical and fracture properties in the Ti12Mo alloy by formation and growth of a second phase ω in the β matrix was obtained. For certain treatments with a sufficiently high temperature, the ω_iso phase is formed and significantly increases the resistance to deformation of Ti12Mo at the expense of part of its ductility. For the rest of the properties, the formation and growth of the ω_iso phase do not seem to have a major influence. The results indicate that there is a time-temperature equivalence for ω_iso phase formation. Future work focusing on this equivalence could lead to the boundary conditions for the heat treatments required to form the ω_iso phase. The failure mechanism of Ti12Mo is identified and appears to be similar to that of Ti10Mo and Ti15Mo as well as for all the Flash samples in this paper. The evolution of the ω phase does not seem to alter the Ti12Mo alloy fracture mechanism or to significantly change its fracture properties. The interest of the Flash treatments lies finally in the improvement of the elastic limit of Ti12Mo.