L'allègement des structures qui est une des taches prioritaires dans le développement de nouveaux avions peut être obtenu par l'introduction de matériaux ayant de très hautes performances mécaniques spécifiques. Les alliages de titane, par leurs hautes propriétés mécaniques, leur faible densité, leur haute tolérance au dommage et leur résistance à la corrosion sont particulièrement intéressant pour atteindre cet objectif. Ce travail a pour but de caractériser et de comprendre les micro-mécanismes fondamentaux de déformation dans deux alliages de titane de nouvelle génération, dits β-métastables, que sont le Ti 5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) et le Ti 17 (Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr). Ces deux alliages apparaissent comme de très bons candidats pour remplacer l'alliage de référence dans l'aéronautique qu'est le TA6V (Ti-6Al-4V).
Pour mener à bien cette étude nous avons dans un premier temps caractérisé par Microscopie Electronique en Transmission la microstructure très complexe de ces deux alliages : celle -ci est constituée de différentes phases hexagonales compactes ayant précipité dans une matrice cubique centrée β. Une étude par déformation MET in situ couplée à des observations conventionnelles et en haute résolution ont permis d'identifier et quantifier les micro-mécanismes de déformation jouant un rôle dans la plasticité de ces matériaux. Nous avons ainsi déterminé que la résistance de ces alliages est due à différentes contributions telles qu'un durcissement structural, la présence d'un ordre local ou encore la structure de cœur des dislocations vis.
Mots clés : Alliages de titane, alliages β-métastable Ti 5553, Ti 17, micro-mécanismes de déformation, MET, déformation in situ, dislocations.
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The lightening of structure is one of the most important issues in the aircraft industry. The weight saving for future planes could be obtained by the use of materials with very high specific mechanical performances. Titanium alloys have high mechanical properties, relatively low density, high damage tolerance and corrosion resistance, making them particularly interesting to reach this purpose. The aim of the present work is to characterize and understand the fundamental micro-mechanisms of deformation in two β-metastable titanium alloys: Ti 5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) and Ti 17 (Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr). These two alloys seem to be good candidates as a substitute for the Ti64 alloy, which is the aeronautical industry reference.
To carry out this study we have characterized by Transmission Electron Microscopy the microstructure, which consists in hexagonal phases embedded in a β cubic centred matrix. In situ straining TEM experiments combined with conventional and High Resolution observations allowed us to identify and quantify the micro-mechanisms of deformation that influence the plasticity in these materials. We determined that the strength is due to several contributions such as: structural hardening, the presence of a local order or the core structure of screw dislocations.
Key words: Titanium alloys, β-metastable alloys, Ti 5553, Ti 17, micro-mechanisms of deformation, TEM, In situ straining TEM experiments, dislocations.
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