Étude du comportement en fatigue vibratoire de l'alliage de titane TI-6Al-4V produit par fabrication additive

Dans ce mémoire, la résistance à l'amorce de fissures de fatigue de spécimens à surface lisse sous environnement vibratoire pour un nombre de cycles à la rupture de 107 cycles est déterminée pour un alliage de titane, le Ti-6Al-4V, produit par fabrication additive (FA). Plus spécifiquement, deux procédés sont examinés, soit la fusion sélective à lit de poudre, de l'anglais Selective Laser Melting (SLM), et la déposition directe à fil, connue sous le nom de Wire Beam Deposition (WBD). Ces deux technologies sont considérées comme étant candidates pour la fabrication de pièces à géométries avancées dans le domaine aérospatial. De plus, plusieurs avantages sont communément associés à celles-ci, comme la diminution importante des pertes de matériaux bruts lors de la fabrication. Par contre, afin de présenter un intérêt pour les fabricants d'équipement d'origine (FEO), les propriétés mécaniques des matériaux produits par SLM et WBD doivent être quantifiées et si possible optimisées dans le but d'égaler ou de surpasser celles du matériau homologue corroyé tout en maintenant les avantages sommairement cités plus haut. La fatigue sous environnement vibratoire est connue comme étant une technique d'essai de fatigue qui génère les conditions les plus proches de celles que subissent les aubes et les vannes dans des turbines à gaz. Ainsi, ce projet vise à caractériser certains des facteurs contrôlant la résistance à l'amorce de fissures de fatigue de spécimens à surface lisse sous environnement vibratoire afin de découvrir s'il est possible de dépasser la performance du titane corroyé rencontrant la spécification AMS 4911. La revue de littérature examine la théorie fondamentale traitant du Ti-6Al-4V, des deux procédés de FA considérés ainsi que de la fatigue conventionnelle et vibratoire de cet alliage. Il est expliqué que l'alliage Ti-6Al-4V est classifié �−�. De plus, les traitements thermiques pour ce type d'alliage dépendent de la germination de la phase � par vieillissement, c.-à-d. de sa géométrie, de sa conformation et de sa proportion dans la microstructure finale. Ensuite, la section traitant de la FA explique comment le SLM, procédé à base de lit de poudre, mène à un matériau contenant des pores avec une structure martensitique. Ce procédé nécessite en général un post-traitement important afin d'obtenir une microstructure apte aux applications structurelles. Le WBD génère un matériau qui est moins homogène, mais sans défauts et plus performant, nécessitant peu de post-traitement.