Morgane Geyer




Doctorant du groupe Surfaces, Usinages, Matériaux et Outillages (SUMO)
0563493224, Mines d'Albi-Carmaux, Campus Jarlard
81013 Albi




Activités de recherche

Etude des relations entre paramètres de soudage et usure des outillages du procédé FSW (friction stir welding) sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'une soudure aluminium-titane.
Encadrantes : Dr. Christine Boher (directrice) et Dr. Vanessa Vidal (co-directrice).

Résumé de thèse :

L'allègement des structures aéronautiques représente un grand enjeu pour l'industrie aéronautique. Le développement de matériaux et de technologies d'assemblage novateurs reste pour les industriels un axe majeur de recherche pour les années à venir. Le soudage FSW (Friction Stir Welding ou Soudage par Friction Malaxage) est un procédé d'assemblage relativement récent et écologique. Ses principaux avantages proviennent du fait qu'il consiste à joindre des pièces (y compris en révolution) en réalisant des soudures à « l'état solide » de proche en proche sans apport de matière supplémentaire. Ainsi, il est possible, d'une part, de réduire significativement le temps d'assemblage d'une structure en remplaçant la pose de certaines fixations (rivets) par des soudures FSW et, d'autre part, d'alléger la masse en supprimant ces rivets. De plus, la technologie FSW permet de réaliser des soudures multi-matériaux, en particulier avec des matériaux ayant des températures de fusion très différentes comme les alliages de titane (bon rapport résistance mécanique/résistance à la corrosion) et les alliages d'aluminium (bon rapport résistance mécanique/masse) pour proposer de nouvelles structures comme des rails de sièges aéronautiques, des cadres d'encadrement de porte, ... Un consortium constitué de 2 industriels (AVANTIS Project et Institut MAUPERTUIS) et d'un laboratoire de recherche (ICA-Albi) s'est créé pour engager un projet sur 4 ans dont l'objectif principal est la maîtrise du soudage FSW multi-matériaux.

Dans le cadre de ce projet, les travaux de recherche porteront sur l'étude de l'influence des paramètres de soudage FSW sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'une soudure alliage aluminium-alliage titane avec l'analyse des conséquences sur l'usure des outillages.

L'étude des paramètres de soudage FSW comportera deux orientations. Dans un premier temps, l'optimisation des paramètres pour identifier une paramétrie optimale du cordon de soudure. Une démarche type plan d'expérience pourrait alors être envisagée. D’autre part, l'analyse des endommagements en surface et en volume des outillages FSW selon les nuances actuellement utilisées en considérant le couple alliage d'aluminium/alliage de titane et les paramètres de soudure. Les essais de soudure FSW seront réalisés directement sur pilotes FSW. Les conditions de charge normale, de vitesse de rotation et de vitesse d'avance spécifiques au procédé FSW seront examinées directement sur les pilotes.

La qualité métallurgique des microstructures des soudures ainsi que les mécanismes de dégradation des outillages seront étudiés par des investigations microstructurales et des analyses physico chimiques (Diffraction des Rayons X (DRX), Microscopie Electronique à Balayage (MEB) couplée à l'analyse chimique (EDS)). Différentes techniques d'investigations complémentaires locales pourront être employées : Microscopie Electronique à Transmission (MET), Diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD), Microsonde de Castaing, …

D’autres investigations microstructurales locales porteront sur l'analyse de l'interface de cordon soudure et ses zones thermo-mécaniquement affectées associées et en particulier de l'extrême surface du frottement outil/bi-matériaux (formation de défauts ou microcavités, morphologie d'écoulement des matériaux mis en rotation, mécanismes microscopiques de déformation plastique, apparition/modification de phase, etc). Les propriétés et résistances mécaniques quasi-statiques en traction monotone uni-axiale seront déterminées en parallèle pour identifier le comportement de cordon de soudure et des ZATM en fonction des paramètres du procédé. La corrélation d'images sera employée afin d'étudier l'effet du gradient de microstructure sur le comportement mécanique local.













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