Élaboration et caractérisation des alliages mécaniques d'aluminium et de titane autour de la composition stoechiométrique de TiAl₂

Abstract

L'étude menée dans ce présent rapport consiste à élaborer et à caractériser au cours du broyage mécanique des alliages d'Aluminium et de Titane autour de la composition stœchiométrique de TiAl₂ à partir des poudres métalliques jusqu'à leurs état amorphe. Le but recherché dans cette fourchette de compositions est de pouvoir obtenir des alliages métalliques, après des compactages éventuels, renforcés par des composés intermétalliques de TiAl₂ . À cette fin, l'alliage TiAl₂ a été étudié à l'aide d'un broyeur à tiges métalliques traitées tournant à une vitesse de 95 tr/min et des alliages de type TiₓAli₁₋ₓ (x=30, 35 et 40%at.) ont été étudiés à l'aide d'un broyeur d'Aluminium à billes d'aciers et tournant à 170 tr/min. Dans les deux cas, les particules des poudres des différents types de mélanges ont été caractérisées au cours du broyage à l'aide de la microscopie électronique à balayage, la microscopie électronique à transmission, la diffraction à rayons-X, l'analyseur d'images et de l'analyse thermique différentielle. Le contrôle et le suivi de l'évolution morphologique et structurale des différentes particules constituant les poudres nous ont permis de mieux comprendre et de cerner en partie les phénomènes se produisant au cours du processus de broyage mécanique. Les résultats obtenus ont montré qu'aucours du broyage, les différentes particules s'agglomèrent pour ensuite se raffiner lorsque nous nous approchons de l'état amorphe. Dans la gamme des compositions choisies, nous avons constaté que l'amorphisation des poudres est d'autant plus rapide qu'il y a plus d'Aluminium dans le mélange et que l'énergie de broyage déployée est plus élevée. L'analyse thermique différentielle des poudres rendues à l'état amorphe a montrée qu'autour de la composition stœchiométrique de TiAl₂ , les phases TiAl et TiAl₃ se stabilisent dans les mélanges à des températures de 600°C environ. Enfin, et afin de pouvoir interpréter les résultats obtenus, deux approches théoriques ont été élaborés et concernent notamment l'énergie de compression induite par broyage et le calcul des déformations accumulées à partir des mesures de duretés. En effet, à partir des mesures de la dureté des particules , nous avons remarqué que celle-ci augmente avec le temps de broyage et que le taux de déformation des particules de Titane est de l'ordre de 22% après les 25 premières heures de broyage dans le cas du broyeur utilisant les billes d'aciers