Diapositive 1

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MISE en FORME à lETAT SEMI-SOLIDE
Michel SUERY INP Grenoble / CNRS Laboratoire
SIMaP/GPM2
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Sommaire

• Introduction
• Caractéristiques générales des alliages à létat
  semi-solide
• Obtention des structures globulaires
• Avantages et inconvénients de la mise en forme
  semi-solide
• Développements récents concernant les alliages
  légers
• Cas des aciers
• Conclusion

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Introduction
? Premiers travaux au MIT (USA) au début des
années 70 sur leffet dun cisaillement sur
le comportement rhéologique dalliages dAl
? Travaux de mise en forme financés par lArmée
Américaine - par différents procédés (moulage
par injection, forgeage, ) - sur différents
alliages (Al, aciers, superalliages,)
? Reprise des travaux à partir des années 80
? Conférence internationale tous les deux ans
depuis 1990 (Sophia-Antipolis, Cambridge,
Tokyo, Sheffield, Denver, Turin, Tsukuba,
Limassol, Busan, Aachen-Liège en 2008)
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Caractéristiques générales des alliages à létat
semi-solide pour la mise en forme

• ? globules de solide entourés de liquide
• Viscosité relativement faible
• Écoulement ou déformation homogène
• ? fraction volumique de solide
• comprise entre 20 et 60

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? Comportement rhéofluidifiant
? Comportement thixotrope
Explication Sphérodisation Agglomération et
désagglomération des globules (temps, vitesse)
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Evolution de la microstructure dun alliage
Al-15.8Cu au cours dun maintien à létat
semi-solide (555C) de 80 minutes (Observation
par tomographie X in-situ à lESRF de Grenoble)
1.5 mm
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T
Obtention des structures globulaires

• ? En cours de solidification
• Brassage (mécanique, e.m, passif, plaque
  inclinée)
• Coulée au voisinage du liquidus (avec éléments
  affinants)

C

• ? Au cours de la refusion partielle
• Simple maintien (alliages solidifiés rapidement)
• Alliages déformés à froid ou à tiède (laminage,
  extrusion)
• ? Recristallisation au cours du chauffage et
  fusion
• des joints de grains de forte énergie

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Avantages
mise en forme jusquà récemment moulage par
injection dune billette réchauffée à l état
semi-solide (thixomoulage)
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Inconvénients
? Microstructure semi-solide particulière
(globulaire) coût du matériau plus élevé ?
Réchauffage des billettes (rapidité, homogénéité,
précision) ? Conception optimale du moule
(peaux doxydes) ? Conditions de mise en forme
adaptées à la rhéologie
? Loi de comportement de lalliage à létat
semi-solide
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Développements récents concernant les alliages
légers
New Rheo Casting
squeeze casting vertical indirect (UBE)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Autres procédés de mise en forme
Thixoforgeage (alliages de corroyage (Al,
Mg)) Thixoextrusion (alliages de corroyage
(Al,Mg))
Laminage en bandes Assemblage semi-solide
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Procédé spécifique aux alliages de magnésium
ThixomoldingTM - utilisé pour les alliages de
magnésium - pas de billettes - injection à des
fractions de solide assez faibles
300 machines 1 à Liège (Pôle Métal de
Wallonie, B) 1 à la FCMP (74)
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(No Transcript)
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Cas des aciers
? Forte augmentation dactivité dans les
dernières années (Europe (Thixosteel), Japon,
Corée) ? Thixoforgeage avec lavantage
dobtenir la structure globulaire directement par
réchauffage ? Problème des températures élevées
(tenue des outils) ? Avenir pour pièces
complexes
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Conclusion
? Pour les alliages légers, la mise en forme
semi-solide est une réalité industrielle
(automobile (Al), électronique (Mg))
? De nouveaux procédés (type rheocasting) sont
en développement de façon à simplifier les
étapes nécessaires à la mise en forme et ainsi
obtenir des pièces avec de bonnes propriétés à un
coût acceptable
? Activité en croissance sur les aciers