Séminaire : Qingyuan WANG

Durabilité à la fatigue à très haut cycle des alliages aérospatiaux fabriqués de manière additive

En tant que nouvelle technologie de fabrication industrielle révolutionnaire, la fabrication additive (FA) joue un rôle crucial dans le domaine aérospatial. La technologie de fabrication additive est de plus en plus utilisée dans les innovations d’équipements clés, tels que les moteurs d’avion avancés (GE9X, GE) et les moteurs aérospatiaux (Raptor 3, SpaceX). On s’attend à ce qu’avec la maturité de la technologie de FA, elle soit largement utilisée à l’avenir en raison de ses avantages significatifs dans le formage de quasi-nets, etc. En raison des défauts inévitables de la fabrication additive, la nécessité d’une durabilité ultra-longue durée des composants critiques dans des environnements de service difficiles est de plus en plus évidente. En se concentrant sur les défis de la mécanique de la fatigue à très haut cycle (VHCF) des alliages aérospatiaux de FA, cette présentation couvre : Les essais de fatigue par ultrasons avec une fréquence de charge d’environ 20 kHz ont été utilisés pour étudier la durabilité VHCF des métaux structurels typiques de la FA pour l’aérospatiale, tels que le superalliage à base de nickel (IN718 et IN939), l’alliage de titane (Ti6Al4V) à des températures élevées et à divers rapports de contrainte, et l’alliage d’aluminium (AlSi7Mg), qui ont été fabriqués par fusion laser sur lit de poudre (LPBF, l’une des techniques de FA). Par conséquent, par rapport à ces alliages conventionnels, les alliages AM présentent une résistance à la fatigue plus faible. Les défauts de FA (tels que les pores de gaz et le manque de fusion), la matrice (grains colonnaires) et les inclusions peuvent agir comme des microfissures de fatigue initialement fatales, et le niveau de sensibilité à la fatigue dépend de l’emplacement, de la taille et du type de ces défauts. Les équations de calcul en fatigue (diagramme K-T) pour l’amorçage des fissures en surface et à l’intérieur sont construites avec succès en fonction de la région caractéristique de la surface de rupture après une charge de fatigue d’amplitude constante et d’amplitude variable en deux étapes. Le diagramme K-T a été utilisé pour identifier la taille critique d’un défaut associé à une défaillance par fatigue. Des formules de prédiction de la durée de vie en fatigue modifiée basées sur les défauts ont été développées, qui permettent de prédire avec précision la durée de vie en fatigue dans une large plage de vie. La région de la zone granulaire fine (FGA) (l’une des régions caractéristiques clés de la FHV) induite par le raffinement des grains est composée de nombreux nanograins, qui résultent du mouvement de dislocation à l’intérieur des lattes de martensite. L’empilement et le réarrangement des dislocations dans les lattes martensitiques forment des cellules de dislocation, qui se transforment ensuite en joints de grains à faible angle et en nanograins.

Remerciements : Le soutien financier du programme clé de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention n° 12332012) est reconnu.