Endommagement sous sollicitation, monotone ou cycliques des nouveaux alliages Al-Si-Fe élaborés par procédé Osprey TM
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Al-Si-Fe alloys processed by the Osprey route have a composite type microstructure Silicon and intermetallic compounds particles are embedded in a fine grained aluminium alloy matrix. Their mechanical behaviour is like the one of Metal Matrix Composite reinforced with ceramic particles; their fatigue strength is very high. Our experimental studies have shown the damage micro-mechanisms involved in a specimen failure under tensile loading : localized plastic deformations of the matrix in the vicinity of silicon particles, cracking of silicon particles perpendicularly to the tensile axis, grain boundaries shearing spreading out the silicon cracks, final inter-granular failure between cracked particles. We also give a possible interpretation of fatigue failure which includes a step of short crack growth. A theoretical study based on internal stresses calculations complete our results and a model is proposed to account for the observed mode of failure.
Abstract FR:
Les alliages Al-Si-Fe élaborés par procédé Osprey ont une microstructure composite, avec des particules de silicium et de composés intermétalliques dans une matrice en alliage d'aluminium, constituée de petits grains. Leur comportement mécanique s'apparente à celui des matériaux composites à matrice métallique renforcés par des particules de céramique, et leur résistance aux sollicitations cycliques est particulièrement bonne. Nos investigations expérimentales révèlent le mode de rupture des alliages lors d'un chargement en traction : déformation plastique locale de la matrice près des interfaces avec les particules de silicium, rupture des particules de silicium en mode un, cisaillements aux joints de grains qui se développent à partir des microfissures dans le silicium, rupture finale par décohésion intergranulaire entre particules rompues. Nous pouvons dès lors interpréter la progression de la fissuration en fatigue qui inclut une phase de propagation lente et irrégulière de fissures courtes. Une étude théorique basée sur des calculs de contraintes internes complète nos résultats et une modélisation des phénomènes observés est proposée.