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Caractérisation du brasage du Ti-6Al-4V par le Ti-20Zr-20Ni-20Cu dans le cadre d'applications aéronautiques

Chabrol, Rémi (2015). Caractérisation du brasage du Ti-6Al-4V par le Ti-20Zr-20Ni-20Cu dans le cadre d'applications aéronautiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette étude avait pour but de caractériser les microstructures de joints brasés ayant pour métal de base le Ti-6Al-4V et le Ti-20Zr-20-Ni-20Cu comme métal d’apport pour finalement proposer une recette de brasage de ces matériaux dans l’optique d’une industrialisation du procédé pour des applications aéronautiques.

Pour ce faire, la recherche s’est appuyée sur les préparations de surface relatives au brasage en général, en prenant certaines précautions supplémentaires face à la forte réactivité du titane le rendant sensible à de nombreux contaminants. En ce qui concerne le procédé en lui-même, trois températures de 870°C, 875°C et 900°C ont été testées selon des durées s’échelonnant de 5 à 80 minutes de brasage. L’objectif étant de resserrer la combinaison température/durée de brasage vers des valeurs optimales pour la qualité des joints, en cherchant à obtenir une microstructure lamellaire dans l’ensemble du joint. Les observations microscopiques et au MEB ont permis de caractériser les différentes zones caractéristiques des joints et de suivre leur évolution avec l’augmentation du temps de brasage. Les analyses de composition chimique menées sur un MEB ont permis d’identifier et d’expliquer la présence des différentes zones en mettant en particulier en lumière l’homogénéisation des couches présentes avec l’augmentation du temps de brasage. Finalement, des essais de microdureté ont confirmé cette homogénéité par des faibles variations de dureté mesurées. De plus, elles ont permis de mettre en avant le côté néfaste d’un temps de brasage trop faible avec des valeurs de dureté très importantes correspondant à des phases fragilisant le joint. La recette de brasage énoncée est finalement le fruit de ces diverses analyses et propose des ordres de grandeur aux nombreux paramètres entrant en ligne de compte lors du brasage du Ti-6Al-4V.

Résumé traduit

The aim of this study was the characterization of brazed joints using Ti-6Al-4V as base metal and Ti-20Zr-20Ni-20Cu as filler metal to propose the brazing process of these two materials for future aeronautics applications.

The research first concentrated on surface preparation, as the high reactivity of titanium makes this metal very sensitive to contamination and requires taking specific precautions. Tests at 870°C, 875°C and 900°C for 5 to 80 minutes were conducted in order to determine the best combination of time and temperature. The main goal was to obtain a lamellar microstructure throughout the brazed joint. Optic microscope and SEM observations have made it possible to characterize the different layers in the joint and to follow the evolution of their thickness with increasing brazing time. Chemical composition analyses were used to identify and highlight the homogenization of the different layers. This homogenization was also observed with microhardness tests where very low differences were measured in samples exposed to a long brazing time. In contrast, low brazing time resulted in very high microhardness values which imply the presence of brittle compounds fragilizing the brazed joint. The proposed procedure covers all the brazing process and could be used as the starting point for the mechanical tests.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques: pages 125-126.
Mots-clés libres: Titane Alliages Brasage. Joints brasés. Brasage au four. Titane Alliages Microstructure. Dureté Essais. Microdureté. Aéronautique Appareils et matériel.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Bocher, Philippe
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Jahazi, Mohammad
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 13 avr. 2016 20:35
Dernière modification: 30 mai 2016 18:45
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1411

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