Caractérisation microstructurale de joints d’alliages de titane obtenus par soudage friction linéaire et leur optimisation via l’influence des configurations procédé et le développement de traitements thermiques post-soudage

Cette étude s’inscrit dans une démarche de réduction des coûts dus à l’utilisation croissante d’alliages de titane pour des applications structurelles, via des procédés d’assemblage à l’état solide, comme le soudage par friction linéaire (LFW). Cependant, les chargements thermomécaniques transmis au matériau au cours du LFW engendrent d’importantes transformations microstructurales pouvant affecter sévèrement la durabilité mécanique de l’assemblage. Ces transformations sont dépendantes à la fois de l’histoire thermomécanique du matériau et de ses éléments d’alliage. Ainsi, la compréhension des mécanismes régissant ces transformations en lien avec l’impact des configurations procédé et/ou de traitements thermiques sur ces dernières apparaît comme nécessaire pour des applications industrielles. Les travaux présentés dans ce document se focalisent sur la caractérisation/optimisation microstructurale de deux joints obtenus à partir de deux alliages sensiblement différents : le β-métastable Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti17) et le quasi-α Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti6242). Une analyse détaillée des mécanismes impactant les transformations microstructurales et la résorption des défauts sera exposée en s’appuyant sur des études multi-techniques et multi-échelle. Ces campagnes expérimentales ont conduit à l’élaboration d’un traitement thermique permettant d’obtenir des comportements mécaniques quasi-homogènes au sein des structures soudées. De plus, les effets des principaux paramètres de LFW sur les microstructures ont été déterminés fournissant ainsi à la littérature des données essentielles pour la dissipation des défauts et le contrôle des textures de déformation.The present study follows up two major development axes focusing on the increase in use of Ti-alloys for structur applications through the use of solid-state joining processes such as Linear Friction Welding (LFW). Yet, the therm mechanical loads involved during LFW result in remarkable microstructural changes deeply affecting the associate mechanical performances. These changes are concomitant with the thermo-mechanical processing history and the alloyin compositions of the welded Ti-alloys. Hence, a correct understanding of the microstructure transformation mechanism induced by LFW is required as well as identifying the influence of the process conditions and/or complementary he treatments on these changes. This dissertation is endeavored at characterizing and optimizing the microstructures of two butt-joints of significantl different Ti-alloys: the ß-metastable Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr (Ti17) and the near-α Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti6242). The extensive microstructural investigations will focus on identifying the mechanisms responsible for transforming the microstructures and for the formation/resorption of welding defects. These investigations will combine temperatur measurements, micrographs, crystallographic/chemical analysis, hardness/tensile tests. The resulting comprehension the microstructural changes will enable designing a heat treatment capable of a quasi-homogenization of the tensil behavior across the assemblies. Moreover, identifying the effects of the main process parameters on the microstructur will provide the literature with valuable insights on tailoring the process duration, the recrystallization/textur development, and the defect removal