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I REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT S

I REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université du 20 août 1955 - SKIKDA Faculté des Sciences Département de Chimie Mémoire de Master Filière : Chimie - Spécialité : Chimie des matériaux Présenté par : Settara Khaoula et Karoui Khouloud I In nf fl lu ue en nc ce e d du u l la am mi in na ag ge e s su ur r l la a f fo or rm ma at ti io on n e et t l la a d di is st tr ri ib bu ut ti io on n d de es s n na an no o p pr ré éc ci ip pi it té és s d da an ns s u un n a al ll li ia ag ge e A Al l- -M Mg g- -S Si i Soutenu le : 26/06/2018 Devant le jury : MR. H.Sedrati MCB Université 20 aout 1955 – Skikda Président MR. A.Hayoune MCA Ecole Nationale Polytechnique – Constantine Rapporteur MR. H. Chettah MCA Université 20 aout 1955 – Skikda Examinateur Année Universitaire : 2017/2018 II III Dédicaces Nous dédions ce modeste travail, comme preuve de respect, de gratitude, et de reconnaissance à : Nos chers parents: qui n'ont jamais cessé de nous encourager et de nous conseiller Ils nous ont beaucoup aidés en cours de route, grâce à leur amour, leur dénouement, leur compréhension et leur patience et leur soutien moral et matériel. Nos frères et sœurs : Pour leur indulgence en notre faveur qu’ils touchent ici l’affection la plus intime qu’on ressent à leur égard. Nos amis et collègues : Pour leur compagnie et bons moments passés ensemble À tous ceux qui nous ont aidées. IV Remerciements Nous tenons tout d’abord à remercier ALLAH le tout puissant qui nous a donné la force, le courage, la santé et la volonté d’accomplir ce Modeste travail dans les meilleures conditions. Tous nous remerciements accompagnés de toute nos gratitude vont ensuite à notre encadreur DR. Hayoune Abdelali, Chef de département de génie des matériaux de l’école polytechnique de Constantine, pour ses conseils qu’il nous a prodigué, sa patience, sa confiance qu’il nous a témoignés, ont été déterminants dans la réalisation de notre travail de recherche. Nous remercions aussi les membres du jury, Dr H. Sedrati et Dr H. Chettah, qui ont pris de leur temps pour juger ce modeste travail, qu’ils trouvent ici l’expression de notre gratitude et tout notre respect. Nous tenons à saisir cette occasion et adresser nos profonds remerciements aux nos enseignants durant les années des études. Nos remerciements s’adressent aussi aux responsables et au personnel de l‘Ecole polytechnique de Constantine, pour leur aide pendant notre stage. Nous adresse aussi nos sincères remerciements à nos familles qui nous ont soutenu et encouragée depuis toujours et à tous nos amis. Enfin, à tous ceux qui nous ont aidés et encouragés de prés ou de loin dans la concrétisation de ce projet. V « Quand il y a la soif d’apprendre…Tout vient à point à qui sait attendre » VI Sommaire INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................. 1 Chapitre I – Phénomène de precipitation I.1.GERMINATION ................................................................................................................ 3 I.1.1.La germination homogène ...................................................................................... 4 I.1.2.La germination hétérogène ..................................................................................... 5 I.2.CROISSANCE................................................................................................................... 5 I.3.COALESCENCE................................................................................................................ 6 Chapitre II - Les alliages Al-Mg-Si 6xxx II.1.LES ALLIAGES D’ALUMINIUM ........................................................................................ 7 II.1.1.Les alliages Al-Mg-Si ........................................................................................... 8 II.1.2.La précipitation dans les alliages de la série 6xxx ................................................ 8 II.2.MECANISME DE DURCISSEMENT .................................................................................... 9 II.2.1.Durcissement par solution solide .......................................................................... 9 II.2.2.Durcissement par précipitation ........................................................................... 10 II.2.3.Durcissement par écrouissage ............................................................................. 12 Chapitre III - Matériau étudié et Techniques expérimentales utilisées III.1.MATERIAU ETUDIE .................................................................................................... 14 III.2.TECHNIQUES EXPERIMENTALES ................................................................................. 14 III.2.1.Traitements thermiques et mécaniques.............................................................. 14 III.2.1.1.Traitements thermiques .............................................................................. 14 III.2.1.2.Traitements mécaniques ............................................................................. 15 III.2.2.Microdureté Vickers Hv .................................................................................... 16 III.2.3.Diffraction des rayons X.................................................................................... 17 III.2.4.Analyse calorimétrique différentielle ................................................................ 18 III.2.5.L’analyse dilatométrique différentielle ............................................................. 19 Chapitre IV - Résultats Expérimentaux et Interprétations Partie A Etat non déformé ........................................................................................... 21 VII A.1.Etude de l’état de trempe ....................................................................................... 22 A.1.1.Etude par DSC et Microdureté ....................................................................... 22 A.1.2.Etude par l’analyse dilatométrique différentielle ........................................... 24 A.2.Etude de durcissement à 180 °C de l’échantillon trempé ...................................... 24 A.2.1.Etude par Microdureté ................................................................................... 24 A.2.2.Etude par diffractions des rayons X ............................................................... 25 A.3.Etude de l’influence du prétraitement à 100 °C sur le durcissement à 180 °C...... 27 Partie B Etat déformé .................................................................................................. 31 B.1.Etude du matériau déformé après trempe .............................................................. 32 B.2.Etude du durcissement du matériau déformé après trempe ................................... 35 B.3.Etude de l’influence du prétraitement à 100°C sur le durcissement ...................... 38 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................... 41 REFERENCE ....................................................................................................................... 43 RESUME ............................................................................................................................. 46 1 Introduction générale Depuis les années 1930, Les alliages d'aluminium sont les matériaux candidats dans l'industrie aéronautique et automobile. Ils ont un intérêt industriel et scientifique considérable, car presque deux tiers de toutes les extrusions sont des alliages d'aluminium et la plupart d'entre elles sont de la série 6xxx. La série 6xxx des alliages Al-Mg-Si est largement utilisée comme des panneaux de carrosserie et cela pour remplacer l'acier dans l'industrie automobile afin de diminuer le poids des voitures autrement dit réduire la consommation d'énergie « impact environnemental et économique ». Ils sont des alliages à durcissement structural dont les propriétés mécaniques sont liées à leurs constituants et surtout aux phases plus ou moins durcissantes qui se précipitent lors des traitements thermiques appropriés. De nombreux travaux de recherche sont menus pour l’amélioration des propriétés mécaniques et physiques de ces alliages à travers la modification de leur composition chimique et leur architecture structurale en appliquant des traitements thermiques et thermomécaniques. L’objectif du présent travail est de chercher et proposer des traitements thermiques et thermomécaniques permettant d’avoir un bon compromis entre les propriétés mécanique d’un alliage Al-Mg-Si. Notre travail se base sur les chapitres suivants :  Dans le premier chapitre, nous présentons des généralités sur le phénomène de précipitation en citant l’aspect thermodynamique, le processus de germination, croissance et coalescence.  Le second chapitre, montre une revue bibliographique sur l’aluminium et ses alliages en insistant sur les alliages de la série 6000, à laquelle appartient l’alliage objet de notre étude, la précipitation dans ce type d’alliage et son mécanisme de durcissement.  Le troisième chapitre comporte une présentation du matériau étudié ainsi que les traitements thermiques et mécaniques et les différentes techniques expérimentales utilisées dans notre étude, telles que la microdureté, la diffraction des rayons X, l’analyse calorimétrique différentielle à balayage et l’analyse dilatométrique.  Le quatrième chapitre expose les déférents résultats expérimentaux obtenus par les différentes techniques utilisées ainsi que leurs interprétations à la lumière de la littérature relative à notre sujet. 2 Enfin, nous terminons par une conclusion suivie d’une liste des références bibliographiques sur laquelle notre travail s'est basé. 3 Chapitre I Phénomène de précipitation I. Introduction : La précipitation et le durcissement par précipitation sont des phénomènes très importants car ils sont utilisés en chimie (état solide), en métallurgie et en physique des solides. Les réactions de précipitation ont une grande importance dans les alliages [1], cela se produit dans de nombreux systèmes d’alliages différents lorsqu’une phase se décompose en plusieurs phases durant un refroidissement à partir de haute température ou bien un recuit à une température intermédiaire après une trempe. Il existe deux types de précipitation : la précipitation discontinue et précipitation continue. Précipitations continue : Dans ce type de transformation, la concentration, en atomes solutés diminue de façon continue de la phase mère jusqu'à la valeur d'équilibre. Cette précipitation est aussi appelée la précipitation homogène car la nouvelle se forme d’une manière homogène dans tous le volume. Précipitation discontinue : Elle était connue sous l’appellation « le phénomène énigme », le cristal est divisé en deux catégories de régions : une où la transformation est complétée, et l’autre où la solution solide est encore sursaturée. Ce ci est traduit par un dédoublement des raies de diffraction de la phase mère. La transformation s’amorce en général sur les joints de grains en développant des cellules (d’ou l’appellation précipitation cellulaire) [2]. Le but de ce chapitre se propose sur l’étudie des phénomènes de précipitation en présentant succinctement les théories de germination – croissance – coalescence des précipités formés à partir d’une solution solide sursaturée quelconque. I.2 Germination La germination est le premier stade de la précipitation, elle consiste en l’apparition des petits germes de la nouvelle phase. Ces premiers germes apparaissent dans les zones où la composition est près de celle de la nouvelle phase. La formation d’un germe de la nouvelle phase dans la matrice est associée à la création d’une nouvelle surface et un changement du volume et donc ce germe sera entouré par un champ de déformation élastique. Donc l’énergie libre de formation de Gibbs dépend de ces trois termes. 4 La variation de l’énergie libre du système accompagnant la germination dépend des sites de l’apparition des nouveaux germes et on distingue alors deux types de la germination : la germination homogène ou la probabilité de l’apparition des germes est presque identique dans tous les sites de la matrice uploads/Geographie/ memoire-finale-modifier.pdf