The Influence of Microstructural Components on the Formability of Aluminium Alloy Sheets

Influence des constituants microstructuraux sur la formabilité de tôles en alliages d’aluminium En raison de l'augmentation de la demande d’allègement pour les véhicules automobiles, des solutions doivent être créées pour permettre aux constructeurs automobiles de passer d'aciers hautement formables mais lourds à des alliages d'aluminium moins formables mais plus légers pour les carrosseries en blanc. Les alliages d'aluminium de la série 6xxx, basés sur le système Al-Mg-Si-Cu, se sont révélés prometteurs en termes de résistance mécanique et de résistance à la corrosion, mais, l'une de leurs principales limitations concerne leur formabilité. Cette thèse vise à comprendre l'effet des additions de Si, Mg et Cu sur les propriétés mécaniques et de formabilité de la série AA6xxx. La calorimétrie différentielle à balayage et les essais de dureté sont utilisés pour identifier les effets de l'addition de solutés sur la microstructure d’amas de solutés après vieillissement naturel et pré-vieillissement. Les essais de traction donnent accès aux principales propriétés mécaniques : limite d'élasticité, résistance à la traction, taux d’écrouissage et allongement uniforme. Le test de sensibilité à la vitesse de déformation est effectué à l'aide de sauts de vitesse afin d'obtenir non seulement la sensibilité à la vitesse ascendante, mais moins classiquement la sensibilité à la vitesse descendante. Enfin, à l'aide d'équations constitutives, les propriétés mécaniques sont utilisées dans une modélisation par éléments finis pour saisir l'évolution de la déformation et de la vitesse de déformation dans la transition de la striction diffuse à localisée. Dans le cas du vieillissement naturel d'un mois (NA1m), deux types d'amas ont été détectés, une espèce moins stable thermiquement ayant une forte dépendance aux teneurs en Cu et Mg, et une espèce plus stable thermiquement ayant la même sensibilité à toutes les espèces de solutés. Lorsque les échantillons sont pré-vieillis, puis laissés pendant un mois (sNA1m), seule l’espèce d’amas thermiquement plus stables et également sensible à tous les ajouts de solutés existe. La formation de ces différents types d’amas en fonction du traitement thermique s'est traduite par les effets de l'ajout de solutés spécifiques sur les propriétés mécaniques observées. Dans l'état NA1m, les effets des additions de Cu et de Mg à l'alliage ont montré les plus fortes augmentations de la limite d'élasticité et du taux d’écrouissage, par rapport aux additions de Si. Ceci contraste avec la condition sNA1m pour laquelle les additions de Cu, Mg et Si augmentent toutes la limite d'élasticité de façon égale tandis que les additions de Cu se sont avérées avoir le plus fort effet sur l'augmentation du taux de durcissement par déformation, suivies par l'effet d’additions de Si, tandis que les additions de Mg n'ont pas eu d'effet. Les tests de sensibilité à la vitesse de déformation ont révélé une asymétrie entre les tests de variation vers le haut et vers le bas, selon laquelle la sensibilité à la vitesse de variation vers le bas est plus grande que la sensibilité à la vitesse de variation vers le haut. De plus, on a constaté que les ajouts de Si augmentent à la fois la sensibilité à la vitesse de déformation à variation ascendante et à variation descendante dans les conditions NA1m et sNA1m. Enfin, l'application de ces propriétés mécaniques à l'étude de l'évolution des strictions diffuse et locale a démontré que l'augmentation de l'exposant d’écrouissage retarde l'apparition du col diffus, par ailleurs l’augmentation de la sensibilité à la vitesse de déformation permet une distribution plus uniforme des déformations et des vitesses de déformation, permettant ainsi la stabilisation et la propagation du col de striction et retardant l'apparition du col local. L'effet de la sensibilité à la vitesse de déformation ascendante s'est révélé plus important que la variation descendante en raison de l'intensité de l'augmentation de la vitesse de déformation à l'intérieur du col sur une zone beaucoup plus petite.