Dialogue essais-simulation et identification de lois de comportement ...

Partie A - Chapitre 1 : Superélasticité des alliages à mémoire de forme
1.1. Introduction
Le premier chapitre présente une étude bibliographique décrivant d’une part les principaux
comportements thermomécaniques des Alliages à Mémoire de Forme (AMF) et d’autre part la
transformation martensitique qui est à l’origine des propriétés des AMF. Quelques
applications industrielles des AMF sont ensuite présentées. Enfin, les principaux résultats
expérimentaux de la littérature portant sur le comportement superélastique des AMF sous
chargement uniaxial sont exposés.
Les Alliages à Mémoire de Forme (AMF) tiennent leur nom d’une de leurs propriétés, peu
commune, qui est l’effet mémoire : c’est la capacité du matériau déformé de façon inélastique
à retrouver sa forme initiale par simple chauffage.
pastel-00910076, version 1 - 27 Nov 2013
Les trois familles d’AMF les plus utilisées sont les alliages à base de nickel (Ni-Ti) en raison
de leur résistance à la corrosion et leurs bonnes performances thermomécaniques, les alliages
à base de cuivre (Cu-Al-Be, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni) caractérisés par leurs excellentes
conductivités électrique et thermique, et enfin les alliages à base de fer (Fe-Mn-Si) qui ont
l’avantage d’avoir un coût relativement réduit.
Il existe une grande variété de domaines d’utilisation de ces alliages : domaine médical (arche
dentaire, agrafes d’ostéosynthèse, stents), industrie aéronautique (chevrons de réacteur
d’avion à géométrie variable, actionneurs de vanne), industrie automobile (actionneurs) et
d’autres applications de la vie courante (montures de lunettes, armatures de soutien-gorge,
bijoux, etc.).
1.2. Généralités sur la transformation martensitique
Le comportement des Alliages à Mémoire de Forme est lié à une transformation de phase
thermoélastique, de premier ordre, sans diffusion, appelée transformation martensitique par
référence à la transformation produite lors de la trempe des aciers, qui doit son nom au
métallurgiste allemand Adolf Martens. C’est une transformation displacive à l’état solide du
matériau, sans modification de la composition chimique, entre deux phases : une phase mère,
stable à haute température, appelée « Austénite », et une phase produit appelée « Martensite »
stable à basse température. La transformation martensitique est une transformation réversible,
basée sur un déplacement coopératif des atomes sur des faibles distances et avec une faible
variation de volume. Ce déplacement génère une déformation homogène du réseau cristallin
qui est principalement obtenue par cisaillement, selon un plan et une direction bien définis. Ce
plan est appelé plan d’habitat, il est invariant et appartient aux deux phases : un vecteur de ce
plan ne subit ni déformation ni rotation à l’échelle macroscopique (Figure1-1). Les domaines
constitués de martensite ont la forme de plaquettes aplaties dont le plan principal est le plan
d’habitat.
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