Détermination des paramètres mécaniques des alliages à mémoire de forme type CuZnAl par ultrason

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire se base sur la caractérisation d’un alliage à mémoire de forme type CuZnAl à 8% d’Al en utilisant une technique acoustique qui est l’échographie ultrasonore. Le dispositif expérimental, qui opère dans une gamme de fréquences comprise entre 20MHz et 50MHz, est destiné à la détermination des vitesses de propagation des ondes acoustiques longitudinales. L’objectif de notre étude est de montrer l’influence des différents traitements thermiques que subit l’alliage sur les paramètres élastiques, à savoir le module de Young 𝐸 et le module de cisaillement 𝐺 qui sont reliés aux vitesses longitudinales et transversales des ondes ultrasonores par des relations théoriques. En effet, les traitements thermiques modifient la structure cristalline de l’alliage à haute et à basse température. Certains traitements provoquent la transformation martensitique qui se manifeste par l’apparition de plusieurs variantes auto-accommodantes, une micro caractérisation optique a été faite afin de montrer les différentes microstructures de l’alliage à l’état martensitique. Une caractérisation thermique par la méthode de calorimétrie différentielle à balayage apporte de multiples informations sur le comportement de l’alliage soumis à un cycle thermique.

This work is dedicated to the characterization of CuZnAl shape memory alloy with 8% Al using an acoustic technique by means of ultrasonic echography. The experimental device operates in a frequency range from 20MHz to 50MHz to compute the propagation speeds of longitudinal acoustic waves. The main goal is to show the influence of various heat treatments that are undergone by the alloy on the elastic parameters such as Young's modulus E and the shear modulus G which are linked up to the longitudinal and transverse velocities of the ultrasonic waves with theoretical relations. In fact, heat treatments changes both the crystalline structure of the alloy at high and low temperature. Some processing lead to martensitic change that yield the appearance of several self accommodating variants, then, an optical micro characterization is achieved to focus different microstructures of the alloy in the martensitic state. A thermal characterization by differential scanning calorimetry provides different data on the alloy behavior that submits a thermal cycle.

يُكرَّس هذا العمل لتوصيف سبيكة الذاكرة الشكلية من نوع CuZnAl مع 8٪ ألمنيوم باستخدام تقنية صوتية عبر الفحص بالموجات فوق الصوتية. يعمل الجهاز التجريبي ضمن نطاق تردد من 20 ميجاهرتز إلى 50 ميجاهرتز لحساب سرعات انتشار الموجات الصوتية الطولية. الهدف الرئيسي هو إظهار تأثير المعالجات الحرارية المختلفة التي تخضع لها السبائك على المعاملات المرنة مثل معامل يونغ E ومعامل القص G، والتي ترتبط بسرعات الموجات فوق الصوتية الطولية والعرضية بالعلاقات النظرية. في الواقع، تغيّر المعالجات الحرارية كل من البنية البلورية للسبائك عند درجات حرارة عالية ومنخفضة.أدى بعض المعالجات إلى تحول مارتنسيتي يؤدي إلى ظهور عدة متغيرات متكيفة تلقائيًا، ثم يتم إجراء تمييز بصري مجهري للتركيز على البنى المجهرية المختلفة للسبائك في الحالة المارتنسية. يوفر التوصيف الحراري بواسطة المسح التفاضلي للمساحة الحرارية بيانات مختلفة عن سلوك السبائك عند خضوعها لدورة حرارية.