Porosity closure in aluminum alloy thick plates for aerospace

Fermeture de la porosité dans les tôles fortes d'alliage d'aluminium pour l'aéronautique Les tôles fortes d’aluminium sont largement utilisées pour usiner des pièces aéronautiques. Pendant la transformation des ces tôles fortes, les pores présents à l’issue de la coulée sont refermés lors du laminage à chaud. Il existe différents modèles numériques qui permettent de décrire l’évolution de la porosité pendant un schéma de passe de laminage à chaud. Ces modèles sont basés sur des géométries de pores simples tel que des sphères ou de ellipsoïdes tandis que les pores de fonderie réels sont ramifiés et tortueux. Cette thèse a pour but de recueillir des données expérimentales 3D de pore réels pendant leur fermeture, de comparer leur fermeture aux modèles existants et de proposer un nouveau modèle simple. Des essais in situ de chargement uniaxial à haute température ont été caractérisés par micro-tomographie X en synchrotron. Ils fournissent des vues 3D des pores pendant leur déformation. Couplé à de la corrélation volumique, il est possible de suivre des dizaines de pores individuels pendant leur déformation et ainsi quantifier leur évolution morphologique (volume, forme, orientation) en fonction de la déformation. Des simulations éléments finis ont été utilisées pour déterminer les chemins de chargement correspondants. Des simulations du laminage à chaud ont aussi été réalisées pour s’assurer que les chemins de chargement locaux accessibles avec des échantillons compatibles avec la tomographie X sont représentatifs des chemins de chargement locaux d’une tôle laminée. Ainsi, une grande quantité de données relative à la fermeture et à l’ouverture de pores ont été accumulées en réalisant des essais de compression et de traction. L’influence de la morphologie du pore et des conditions expérimentales ont été étudiées afin de comprendre leur rôle dans la cinétique de fermeture des pores. La forme des pores est primordiale, les pores complexes ramifiés ferment différemment que les pores sphériques en raison de leur fragmentation pendant la fermeture. L’orientation du pore affecte aussi la fermeture, les pores allongés dans la direction du chargement sont plus difficiles à fermer. Par rapport à la morphologie du pore, les conditions expérimentales telles que la température et la vitesse de chargement ont une influence négligeable. Les données expérimentales permettent aussi de tester les différents modèles de fermeture de la littérature. La validité des modèles de fermeture dépend de la forme du pore et du chargement décrit par la triaxialité. Un modèle simple inspiré du modèle STB est proposé, il permet de mieux décrire la fermeture des pores complexes par rapport aux autres modèles existants pour des triaxialités négatives.