Étude de l'effet des conditions thermiques de fabrication sur la vie en fatigue à grand nombre de cycles de l'alliage AlSi7Mg produit par fabrication additive

Ce mémoire présente une étude expérimentale de l'effet de la microstructure et des discontinuités de solidification issus du procédé de mise en forme par fabrication additive (FA) de l'alliage d'AlSi7Mg sur la vie en fatigue. De ce fait, des échantillons produits par la méthode de fusion sélective par laser (de l'anglais Selective Laser Melting - SLM) ont été éprouvés dans le régime de fatigue à grand nombre de cycles (de l'anglais High-Cycle Fatigue - HCF). Cette méthode de mise en forme est une des candidates potentielles pour la fabrication des pièces de géométries complexes dans les industries du transport, plus spécifiquement dans le domaine aéronautique. La revue de littérature démontre que les alliages d'Al-Si-Mg ont une microstructure dendritique très fine générée par le taux de refroidissement rapide lors de la fabrication additive. La température de la plateforme de fabrication peut influencer ce taux de refroidissement et conséquemment la taille de la microstructure obtenue. De plus, le traitement de durcissement structural T5 a été identifié comme étant efficace pour augmenter les résistances mécaniques des métaux ayant une microstructure fine, comme ceux produits par FA. D'un autre côté, la littérature révèle que les défauts de solidification peuvent avoir un effet dominant sur la résistance en fatigue, masquant les bénéfices d'un traitement thermique de durcissement. En revanche, certaines études récentes effectuées sur des pièces saines montrent que la microstructure de solidification peut avoir une influence significative sur la vie en fatigue. Le but de ce travail est donc d'explorer s'il est possible d'améliorer la tenue en fatigue d'un alliage d'aluminium produit par FA en optimisant les conditions thermiques de fabrication. Pour atteindre ce but, la vie en fatigue de spécimens ayant des microstructures générées à partir d'une fabrication sur des plateformes à différentes températures et ayant suivi un traitement T5 a été quantifiée. Le travail expérimental a été réalisé sur des spécimens de fatigue en AlSi7Mg produits selon deux orientations de fabrication (X et Z). Un premier lot (#1) a été produit dans une plateforme de fabrication à 200 °C et 3 autres lots (#2, #3 et #4) ont été produits à 35 °C, 60 °C et 80 °C. La moitié des échantillons des lots #2, #3 et #4 ont été exposés à un traitement T5. Des essais de fatigue flexion rotative (R=−1) ont été conduits à 40 Hz. L'étude de vie en fatigue a été effectuéeà partir des essais de fatigue à une amplitude de contrainte constante jusqu'à la rupture des spécimens ou jusqu'à 5 ×106cycles.