Phénomène de stabilisation de la martensite

La stabilisation de la martensite désigne tous les phénomènes qui conduisent à des irrégularités au cours de la transformation martensitique inverse. Elle se manifeste essentiellement par l’augmentation des températures de transformations inverses vers les hautes températures et une diminution de la quantité de martensite transformée lors de la transformation inverse et parfois même par l’inhibition plus ou moins complète de la transformation inverse avec une perte de l’effet mémoire de forme. Ce phénomène a été étudié par plusieurs auteurs par différentes techniques de caractérisation: mesure de résistivité [30 à 35], émission acoustique [32, 36], frottement intérieur [37], annihilation de positrons [28], calorimétrie différentielle [18], microscopie électronique et diffraction X [38 à 41]. Une inhibition de la transformation martensitique pour un alliage CuZn-Al trempé en dessous de Mf a été observée par G. Scarbrook et al [38, 42]. Ce problème peut être évité si après une trempe, on effectue un revenu au dessus de Af pendant un temps suffisant. Benchiheub a étudié l’effet du cyclage thermique sous contrainte lors de mesures simultanées de résistivité électrique et de déformation en fonction de la température. Il a conclu que pour de faibles contraintes (30MPa) une bonne réversibilité de la transformation inverse est observée tandis qu’une difficulté de réversion prononcée apparaît pour de plus fortes contraintes (80MPa), avec un décalage des points de transformation inverses vers les hautes températures .

QUELQUES PROPRIETES THERMOMECANIQUES DU CuZnAl

La transformation martensitique de l’alliage ternaire Cu-Zn-Al a un caractère thermoélastique qui peut lui conférer des propriétés très intéressantes du point de vue applications. On peut citer quelques propriétés communes à d’autres alliages de même type tels que: Ti-Ni, Cu-Al, Cu-Al-Be, …etc. ™ effet caoutchoutique (voir chapitre II). ™ pseudo élasticité ou superélasticité (voir chapitre II). ™ effet mémoire double sens (voir chapitre II). ™ effet d’amortissement. ™ frottement intérieur. 51 Chapitre –III– Alliage étudié Cu-Zn-Al et les techniques expérimentales L’amortissement dans les alliages AMF a été étudié [43] par des mesures de frottement intérieur (figure III-10). D’une manière générale, le frottement est la propriété que possède un solide de dissiper de l’énergie lorsqu’il est soumis à des contraintes cycliques. L’étude du frottement intérieur conduit à une meilleure compréhension de la relation existant entre la microstructure et les propriétés fonctionnelles des AMF. ε 10-4 2,5 .10-5 δ. 10+3 60 50 40 30 20 10 -50 0 30 Température (°C) Figure III-10: Evolution du frottement intérieur en fonction de la température [43]. – Pour une température inférieure à 10°C (< Ms) on observe un fort amortissement dans la région martensitique. – Pour une température supérieure à Af, on observe un frottement intérieur négligeable. – On observe un frottement important pendant la transformation. 

Alliage étudié Cu-Zn-Al et les techniques expérimentales

Le tableau III-1 récapitule quelques propriétés spécifiques aux alliages à mémoire de forme couramment utilisés. PROPRIETES Cu-Zn-Al Cu-Al-Ni Cu-Al-Be Ti-Ni Point de fusion (°C) 1020 1050 990 1310 Masse volumique (g cm-3) 7,8 – 8 7,1 – 7,2 7,3 6,4 – 6,5 Résistivité électrique (Ωm.10-6) 0,07 – 0,12 A – M 0,1 – 0,14 A – M 0,07 – 0,09 A – M 0,5 – 1,1 A – M Conductivité thermique à l’ambiante (W/mK) 120 75 75 10 – 18 A – M Coefficient de dilatation (10-6K-1) 17 17 – 6,6 –10 A – M Chaleur spécifique (J/Kg) 390 440 – 490 Enthalpie de transformation (J/Kg.K) 7000 9000 7200 2800 Module de Young (GPa) 70 – 100 80 – 100 90 95 Résistance à la traction (MPa) 800 – 900 1000 900 – 1000 800 – 1000 Module d’élasticité en traction de l’austénite (104 MPa) 7 7 7 9 Module d’élasticité en cisaillement de l’austénite (104 MPa) 2,5 2,5 2,5 3,5 Allongement à la rupture (%) 15 8 – 10 15 30 – 50 Limite de fatigue en austénite (MPa) 270 360 – 350 Taille de grain (µm) 50 – 30 30 – 300 100 – 500 20 – 100 Température de transformation (°C) -200 /+100 -150 /+200 -200 /+100 -200 / +100 Hystérésis (As – Mf) (°C) +10 – 20 20 – 25 20 – 25 20 – 40 Etalement (As – Af) (°C) 10 – 20 20 – 30 15 – 20 30 Résistance à la corrosion acceptable bonne moyenne excellente Biocompatibilité mauvaise mauvaise mauvaise bonne Température maximale d’utilisation (°C) 150 300 400 400 Nombre de cycles thermiques max. 10000 5000 – 100000 53 Chapitre –III– Alliage étudié Cu-Zn-Al et les techniques expérimentales PROPRIETES Cu-Zn-Al Cu-Al-Ni Cu-Al-Be Ti-Ni Déformation superélastique max (%) – polycristallin – monocristallin 2 10 2 10 3 10 6 10 Déformation mémoire maximale en traction (%) 4 – 6 4 – 6 4 – 6 8 Déformation maximale (%) *effet mémoire simple sens *effet mémoire double sens • nombre de Cycles (N) = 102 • nombre de Cycles (N) = 105 • nombre de Cycles (N) = 107 3 – 5 2 1 0,8 0,5 3 – 6 3 1,2 0,8 0,5 3 – 5 2 – – – 8 5 5 2 0,5.