Usinage de métaux amorphes sous assistance cryogénique

Pour répondre aux exigences croissantes de l'industrie, de nouveaux matériaux sont constamment en développement. Les métaux amorphes, également connus sous le nom de verres métalliques, font partie de ces matériaux. Ils se distinguent par l'absence de structure cristalline et des problèmes associés à cette structure. Découverts en 1959, ces matériaux présentent des propriétés remarquables, qui dépendent de leur composition, notamment une excellente biocompatibilité, une résistance mécanique élevée et une limite élastique considérable (environ 1,8%).
Par conséquent, ils suscitent un vif intérêt dans des secteurs tels que l'aérospatiale, le biomédical et l'horlogerie. Cependant, la maîtrise du comportement des métaux amorphes reste un défi, et leur sensibilité aux températures élevées pose des problèmes lors de leur usinage, tels que la formation de fissures et la recristallisation. De plus, les copeaux ont tendance à se fragmenter lors de l'usinage.
Dans ce contexte, l'utilisation d'une assistance cryogénique se révèle une méthode prometteuse pour réduire les efforts de coupe et l'usure des outils. En effet, la littérature scientifique met en évidence des changements significatifs dans le comportement mécanique des métaux amorphes à des températures cryogéniques. C'est pourquoi un consortium a été créé pour approfondir cette question et déterminer les conditions de coupe optimales pour l'usinage d'un BMG à base de zirconium.
Cette thèse se fixe comme objectif central de comprendre et maîtriser les paramètres qui influencent la performance de notre alliage à température cryogénique. Cette étude se décline en trois axes majeurs :
-L'usinabilité des BMG sous assistance cryogénique
-L'examen du comportement mécanique pendant l'opération de coupe.
-L'analyse de la mécanique interne du BMG.
De manière similaire à l'usinage du titane, l'utilisation de l'assistance cryogénique s'avère efficace pour réduire les effets de diffusion et d'adhérence, en atténuant le chauffage local lors de la coupe. L'observation minutieuse de la formation des copeaux pendant l'usinage, qu'il y ait recours à l'assistance cryogénique ou non, vise à mieux appréhender les influences mécaniques sur le BMG lors de la coupe. Cette compréhension des phénomènes de coupe permettra d'ajuster les paramètres que nous maîtrisons pour optimiser le processus de coupe.
Une attention particulière sera également portée à la microstructure des copeaux afin de détecter toute éventuelle recristallisation, garantissant ainsi la qualité des pièces fabriquées à partir de métaux amorphes. En parallèle, notre étude se penchera sur les possibles bandes de cisaillement présentes dans les festons des copeaux.
Ces observations seront confrontées à des tests de compression effectués à différentes températures, dans le but d'isoler le comportement de cisaillement de l'alliage. Cette démarche fournira de précieuses données qui éclaireront la mécanique interne du BMG. Elle nous permettra d'établir des modèles de comportement de l'alliage, tout en améliorant notre compréhension de la réaction du matériau à différentes températures. L'examen de la propagation des bandes de cisaillement par microscopie électronique à balayage (MEB) et l'analyse des courbes contrainte-déformation pourraient jouer un rôle déterminant dans la démonstration de l'évolution de la plasticité du BMG, ce qui pourrait influencer considérablement sa facilité d'usinage.