Observations expérimentales des instabilités propagatives dans les alliages d’aluminium

Effets de la température et domaine d’apparition de l’effet PLC

Pour chaque matériau, l’effet PLC n’existe en général que dans un domaine bien défini de vitesses de déformation et de températures. Pour déterminer ce domaine, les essais de la figure 4.1 ont été complétés par des essais à diverses températures. Une première série d’essais a été effectuée sur des éprouvettes cylindriques à la vitesse 3 1 ε 1,7 10 x s − −  = et aux températures T = 20°C, 100°C, 200°C, 300°C, 400°C et 500°C.

Les réponses associées à cette série sont données sur la figure 4.2a et montrent qu’à cette vitesse, l’effet PLC disparaît au delà de 100°C puisque les courbes de traction obtenues ne présentent pas d’oscillations. D’autres séries d’essais ont suivi à -65°C, -50°C, -25°C, 0°C, 50°C, 70°C, 100°C, 150°C et 170°C à des vitesses diverses qui sont indiquées dans le tableau 3.7. Les figures 4.2b, 4.2c et 4.2d montrent les réponses obtenues à -25°C, -65°C et 100°C respectivement.

Dans la figure 4.2b, on observe une sensibilité négative à la vitesse de déformation pour les vitesses de déformation présentant cet effet, à savoir 5 1 ε 2,92 10 x s − −  = , 3 1 ε 2,8 10 x s − −  = et 2 1 ε 1 10 x s − −  = . Cette sensibilité devient positive à 1 1 ε 1 10 x s − −  = pour laquelle on observe effectivement la disparition de l’effet PLC. Dans les figures 4.2c et 4.2d, la sensibilité à la vitesse de déformation est négative dans la gamme étudiée.

Notons cependant que dans le cas de la figure 4.2d, il n’y a pas de PLC à la plus haute vitesse. L’ensemble des essais des tableaux 3.4, 3.6 et 3.7 et ceux cités ci-dessus permettent de déterminer approximativement le domaine d’apparition de l’effet PLC. Le domaine est traditionnellement représenté dans un diagramme (1/T, ε ) fourni en figure 4.3. Dans cette figure, tous les essais de traction sur éprouvettes lisses ont été reportés. Ils sont représentés par un point correspondant à la température et vitesse de déformation associés.

Un symbole plein (bleu) indique que le phénomène PLC a été observé pour l’essai, un symbole creux (rouge) indique au contraire son absence. La frontière entre les symboles pleins (bleus) et les symboles creux (rouges) délimitent le domaine d’apparition du phénomène PLC. Cette frontière est indiquée en figure 4.3 où elle est représentée approximativement par les 3 segments de droite AB, AC et BD. Notons que la limite du domaine aux basses vitesses de déformation n’a pu être obtenue en raison de la durée longue des essais nécessaires.

Seul un essai à 7 1 ε 10 s − −  = a été effectué à T = 20°C mais pour lequel le phénomène PLC a été observé. L’existence ou non de l’effet PLC au cours d’un essai est généralement décidée au vu de la courbe contrainte-déformation par la présence des chutes de contrainte mais aussi par les indications des jauges ou extensomètres (allures en escalier associées aux bandes de déformation) mais surtout par la corrélation d’images et la thermographie lorsque cela est possible.

On rencontre des difficultés surtout aux vitesses de déformation élevées ou aux basses températures. A titre d’exemple et pour trois essais réalisés à 50°C à des vitesses de déformation de 1,15 ; 1,21 et 3,48 s-1, la figure 4.4a montre les réponses de l’extensomètre en fonction du temps alors que la figure 4.4b représente la contrainte vraie en fonction de la déformation plastique.

Sur cette dernière figure, on peut observer clairement qu’à la vitesse de déformation la plus haute, il y a du PLC et qu’à la plus basse il n’y en a pas. En revanche, pour la vitesse Chapitre 4 – Observations expérimentales des instabilités propagatives dans les alliages d’aluminium AA5083-H116 et AA5182-O: résultats et discussions 55 de déformation intermédiaire, il est plus difficile de conclure. L’observation des indications de l’extensomètre dans la première figure permet de dire qu’il y en a.

Sensibilité à la vitesse de déformation

Sensibilité instantanée et asymptotique La sensibilité à la vitesse de déformation est une propriété importante pour les matériaux viscoplastiques. Elle revêt une dimension encore plus capitale quand il s’agit de matériaux présentant le phénomène Portevin-Le Châtelier, essentiellement parce qu’il est largement accepté qu’une sensibilité négative à la vitesse de déformation est une condition nécessaire pour l’apparition des instabilités associées à ce phénomène.

Effets de l’anisotropie du matériau

Comme on l’a indiqué au chapitre 3, l’alliage AA5083-H116 est par son mode d’élaboration anisotrope. L’étude détaillée de cette anisotropie plastique est en dehors du cadre de ce travail. Néanmoins, nous avons réalisé, pour compléter les essais de traction effectués dans la direction de laminage (0°) et répertoriés dans le tableau 3.4,

des essais de  traction sur des éprouvettes cylindriques lisses (ECL) prélevées dans les directions à 45° et 90° par rapport à la direction de laminage. Les réponses du matériau observées au cours de ces essais à 4 vitesses de déformation différentes sont présentées dans les figures 4.8a et 4.8b. La figure 4.8c compare ces réponses dans les trois directions étudiées (0°, 45° et 90°) à la même vitesse de déformation 4 1 ε 3,33 10 x s − −  = .