Segmention des particules intermétalliques de lalliage d aluminium

Segmention des particules intermétalliques de lalliage d aluminium

L’alliage daluminium 5182 comporte des particules intermétalliques dedeux sortes Alx(Fe,Mn) (dont la composition exacte est Al3(Fe,Mn) et Al6(Fe,Mn)) et Mg2Si(magnésium et silicium), ainsi que des cavités. Ces intermétalliquescréés au moment de la solidication de lalliage daluminium sont de formes variées et complexes. Ce chapitre a pour objectif de présenter lextractiondes particules intermétalliques contenues dans lalliage, à partir dimages ob- tenues par microtomographie aux rayons X et réalisées à lESRF. Ce chapitre est divisé en trois parties qui correspondent chacune à une étape de lextraction des particules, de lobtention de limage à la création dune base de donnée où chaque particule est individualisée dans un chier. Tout dabord, lobtention des images est exposée. Les résultats obtenuspar MEB-FEG sont présentés. Puis lacquisition des images par microtomo- graphie aux rayons X à l’ESRF est détaillée. Les paramètres dacquisition etticules intermétalliques par analyse dimages. Les di¤érentes techniques de segmentation envisagées puis testées sont tout dabord exposées. Nous mon- trons leurs limites dans le cas de létude des images de alliage daluminium 5182. La démarche de segmentation multi classes mise en oeuvre dans le cadre de cette thèse, ses avantages et ses inconvénients sont ensuite présentés.Les résultats obtenus à ALCAN par observations des intermétalliques après dissolution selective de la matrice daluminium par le procédé PATCh- PEEL sont dabord présentés. Ils montrent notamment que létude de la forme des intermétalliques aux faibles déformations doit être réalisée avec une méthode dobservation tridimensionnelle de la matière. La méthode de microtomographie aux rayons X présentée au paragraphe 2.1.2 est ensuite détaillée dans le cas de létude du matériau AA5182. Tout dabord les para- mètres dacquisition des images qui ont été retenus sont exposés, puis luti- lisation du contraste de phase est expliquée.

Cette technique dobservation est réalisable à tous les stades de défor- mation du laminage de lalliage dalluminium. À létat brut de coulée, deux morphologies caractéristiques des particules intermétalliques ont été identi- ées, auxquelles des noms génériques qui décrivent leur forme ont été donnés : « trèe » ou « choux eur » (mais également « écaille de tortue », qui correspond à une particule de type « trèe » dans un alliage réchau¤é, de petites stries sont alors observées), et « bout de bois » voir gure 3.1 et le tableau récapitulatif 3.1.Les conditions de manipulation à lESRF ont été réalisées par léquipe de la ligne ID19 : Elodie Boller, Petra Pernot, et Eva Pereiro, ainsi que Eric Maire du GEMPPM de lINSA de Lyon. Ils ont travaillé au cours de plusieurs campagnes de prises dimages sur le calage de façon empirique des conditions opératoires. Le travail de paramétrage des conditions dacquisition des images pour les alliages daluminium a donné lieu à une publication [57].

Le choix dune faible énergie du faisceau de rayons X de 20 keV correspond à un compromis entre pénétration et contraste dabsorption. En e¤et pour traverser des matériaux peu di¤usants comme laluminium, et constenant des particules intermétalliques de coe¢cients dabsorption proches, une faible énergie doit être utilisée de manière à accentuer la di¤érence de niveau de gris entre la matrice daluminium et les particules à observer. Deux campagnes ont été menées sur un échantillon selectionné (brut de coulée) an de choisir la meilleure résolution à adopter pour lanalyse des images obtenues sur lalliage 5182. Il est apparu que pour les alliages dalumi- nium étudiés aux faibles états de déformation au cours du laminage à chaud, la résolution la mieux adaptée est 0; 7 m. Elle correspond à un compromis entre la résolution et la taille du volume reconstruit. Une résolution inférieure de 0; 28 m a également été essayée, mais elle ne permet pas dextraire din- formation supplémentaire sur la forme (les détails observés en MEB-FEG, comme par exemple les microssures des « écailles de tortue » sont trop nes pour être observées même à cette résolution). En outre, le champ dinvesti- gation de léchantillon qui est balayé est fortement réduit, et la population des intermétalliques extraits nest plus statistiquement représentative.