Comportement en fatigue de l’alliage Al7075+Zr produit par L-PBF: Influence de la direction de fabrication et du post traitement par FSP

Details

Supervisors

Simar, Aude

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil mécanicien, à finalité spécialisée

Abstract

frLes technologies de fabrication additives telles que le L-PBF possèdent de nombreux avantages. Elles permettent la création de pièces aux géométries com- plexes permettant de réduire de manière non négligeable leur masse par rapport aux technologies de fabrication et d’usinage traditionnelles. Ces gains de poids sont cruciaux dans les industries telles que l’aéronautique qui tente de réduire ses émissions de CO2 et sa consommation de carburant dans un climat de transition écologique. Cette dernière appréciant particulièrement les alliages d’aluminium pour leur rapport résistance/poids et leur résistance à la corrosion, l’adaptation de ceux-ci afin de les rendre compatible avec le procédé L-PBF est particulièrement important. Ainsi, l’Al7075+Zr pourrait constituer une alternative à bas coût au principal alliage à haute résistance spécifiquement conçu pour le L-PBF, le Scalmalloy. Cependant, les pièces fabriquées par L-PBF ont tendance à contenir un nombre important de porosités, réduisant leur durée de vie en fatigue. Cette propriété étant cruciale dans l’aéronautique, il est nécessaire de réduire au maximum la présence et l’impact de ces porosités. Ainsi, afin d’étudier l’influence de la direction de fabrication par L-PBF sur la durée de vie en fatigue, la présence de porosités a été recensée par tomographie et ces dernières ont été classées selon qu’elles soient irrégulières ou sphériques. Des essais de fatigue ont été menés et les défauts initiateurs ont été recensés et mesurés à l’aide d’un microscope à balayage électronique. On a pu observer qu’une direction de fabrication verticale et parallèle à la direction des contraintes subies en fatigue réduit la durée de vie du matériau de par l’orientation des porosités par manque de fusion dans des directions favorisant la propagation des fissures et une taille plus importante des défauts. L’utilisation du procédé de friction-malaxage a été étudiée afin de réduire ces porosités et de confirmer les résultats obtenus lors de la thèse de Nicolas Nothomb. Nous avons pu constater que le procédé est sensible à la teneur en Zr de l’alliage de Al7075+Zr et souffre de problèmes de répétabilité bien que les résultats obtenus en fatigue soient prometteurs. Ceux-ci montrent une augmentation de 30 à 100% de la contrainte maximale pouvant être subie, pour des durées de vies similaires, par rapport à l’alliage ayant uniquement subi un traitement thermique.