MÉTAUXSuperplasticité des métaux

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Caractéristiques du phénomène de superplasticité

Influence de la valeur d'un coefficient de sensibilité à la vitesse

Si l'on regroupe les expressions (8) et (13), on peut définir une pseudo-équation d'état mécanique :

de laquelle on déduit :

La contrainte vraie qui provoque la déformation est donc fonction de la déformation déjà conférée et de la vitesse de déformation. Dans le cas des matériaux classiques, ou pour les matériaux superplastiques hors de leur domaine de superplasticité, les deux termes du second membre de l'équation (16) peuvent exercer des effets comparables : en effet, on a alors n ≤ 0,3 et m ≤ 0,2.

Au contraire, dans le cas des matériaux présentant un comportement superplastique, n est très faible tandis que m est le plus souvent compris entre 0,5 et 1 (du moins, dans un certain domaine de vitesses de déformation).

Ces résultats sont schématisés par les courbes de la figure 6, dans laquelle on notera en particulier l'aspect sigmoïde caractéristique de la courbe β (fig. 6a) correspondant aux matériaux superplastiques, ainsi que l'existence d'un extremum dans la courbe β′ (fig. 6b), de part et d'autre duquel s'étend le domaine de superplasticité.

Comportements plastique et superplastique

Dessin : Comportements plastique et superplastique

Dessin

Comparaison des comportements plastique et superplastique ; courbe s = f(&eacgr;) et m = f(&eacgr;). Les flèches indiquent le sens de déplacement des courbes quand la dimension moyenne des grains augmente. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Par suite, la caractéristique essentielle de l'état superplastique est que le coefficient de sensibilité à la vitesse présente une valeur élevée ; d'autre part, cette condition n'est satisfaite que dans une gamme critique de vitesses de déformation.

Une valeur élevée de m justifie-t-elle à elle seule un comportement superplastique ? De fait, à partir des équations (6) et (13), on peut écrire :

d'où :

Donc, si m = 1, la réduction progressive de section est indépendante de S, de sorte que la poursuite de la déformation n'a pas tendance à créer une striction locale, et l'écoulement demeure stable : autrement dit, un étranglement fortuit sera simplement étiré et ne s'accusera pas de façon catastrophique.

Au contraire, si m est faible (m ⪡ 1), la vitesse de réduction locale de la section (dans la zone de striction) augmente très vite au fur et à mesure que S diminue, et l'écoulement devient instable.

Comme l'a montré C. Ro [...]


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Intérieur d’un tuyau métallique

Intérieur d’un tuyau métallique
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Courbe de traction : caractéristiques

Courbe de traction : caractéristiques
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Traction uniaxiale

Traction uniaxiale
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Écrit par :

  • : professeur à l'université Paris-Sud, Orsay, directeur du laboratoire de structure des matériaux métalliques, Orsay

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Pour citer l’article

Georges CIZERON, « MÉTAUX - Superplasticité des métaux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-superplasticite-des-metaux/