Modélisation microstructurale de la précipitation en soudage par friction malaxage Application à l’alliage d’aluminium 2024 (CM-13-639)
Résumé
Le procédé de soudage par friction malaxage (FSW) permet le soudage à l’état solide d’alliages d’aluminium sans apport de matière et sans présenter de défauts de fissuration à chaud. Il est développé depuis une vingtaine d’années. Il apparait ainsi être, dans le domaine aéronautique, une alternative intéressante au rivetage, en conduisant à un allègement des structures. La garantie d’une tenue mécanique fiable, dans le cadre d’alliages à durcissement structural, nécessite de connaitre l’évolution des mécanismes de précipitation. La simulation représente une opportunité d’étudier ces évolutions, à travers l’étude des processus de germination, croissance, dissolution et coalescence des précipités. Le modèle proposé dans cette étude est un modèle de classe préconisé pour les traitements anisothermes et développé par Myhr et Grong. Il permet de simuler l’ensemble des phénomènes caractéristiques de la précipitation. Ce modèle est couplé au logiciel Thermocalc de calcul des équilibres thermodynamiques, et appliqué à l’étude de l’évolution de la précipitation de la phase S, lors du soudage FSW des alliages AA2024. Une calibration préalable de ce modèle est effectuée grâce aux résultats expérimentaux obtenus via une analyse DSC sur des échantillons prétraités. La simulation de ces essais conduit également à valider le modèle, en prédisant l’ensemble des évolutions des flux de chaleur attendues. Cette validation est étendue pour différents traitements anisothermes. Dans un second temps, le modèle est couplé à la simulation de l’évolution thermomécanique de pièces soudées, dans le cadre d’un suivi de particules. L’évolution des différents cellules du modèle, correspondant à des évolutions thermiques spécifiques (Fig1) permet de cartographier et prédire l’état de précipitation afin d’en déduire les propriétés mécaniques finales du joint soudé