La forte résistance mécanique des alliages d’aluminium à durcissement structural est obtenue grâce à une fine dispersion de nano-précipités, qui empêche le mouvement des dislocations. La combinaison de fortes propriétés mécaniques et d’une faible densité rend ces alliages attractifs pour remplacer l’acier afin de réduire le poids des structures dans l’industrie de l’automobile. Cependant, ils possèdent une faible formabilité à température ambiante, limitant leurs applications pour des pièces complexes de structure. Par ailleurs, les traitements thermiques nécessaires pour obtenir leur résistance mécanique optimale peuvent durer plusieurs jours, rendant leur utilisation peu rentable dans l’industrie de l’automobile. Ces contraintes peuvent être surmontées en utilisant des procédés de mise en forme à chaud. Pendant ces procédés à chaud, la précipitation se produit en même temps que la déformation, on parle alors de précipitation dynamique. Les interactions entre la déformation plastique et les précipités sont complexes, et les cinétiques de précipitation sont modifiées. Le résultat de la précipitation dynamique dépend de nombreux paramètres, comme la vitesse de déformation, la température, ou l’état de précipitation. Comme tous ces paramètres varient pendant un procédé de mise en forme, il est important de comprendre quantitativement leurs influences sur les cinétiques de précipitation si l’on souhaite contrôler la microstructure à la fin du procédé.
L’objectif de cette thèse est de comprendre l’influence de chaque paramètre sur la précipitation dynamique, en couvrant un large espace de paramètres et en mettant en œuvre une caractérisation quantitative de l’état de précipitation. Ces données quantitatives seront utiles pour développer un modèle prédictif. Des expériences de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) ont été effectuées in situ lors de tests de tractions afin de quantifier l’évolution des distributions de précipités pendant la déformation, pour différentes températures, vitesses de déformation, et états de précipitation initiaux. Ces résultats ont été complétés par des observations au microscope électronique en transmission (MET), des expériences de sonde atomique tomographique (SAT), et des expériences de calorimétrie différentielle à balayage (DSC). L’effet de la précipitation dynamique a été étudié pour deux alliages industriels : le AA7449 (Al-Zn-Mg-Cu) et le AA2219 (Al-Cu). Cela a permis de comparer l’influence de la déformation pour deux systèmes de précipitation différents.
Cette étude a révélé que la déformation d’un état de précipitation instable à la température de déformation considérée accélère considérablement les cinétiques de précipitation pour les deux alliages étudiés. Cet effet est expliqué par les lacunes en excès produites lors du déplacement non conservatif des crans lors de la déformation plastique. Cette accélération est plus importante lorsque la déformation s’applique pendant la précipitation que lorsque qu’elle est appliquée avant le revenu. Si des états de précipitation plus stable sont déformés, une dissolution dynamique est observée initialement, qui est due au cisaillement des précipités par les dislocations. Une compétition entre la dissolution dynamique et la précipitation dynamique est mise en évidence. Cette compétition dépend de la température et la vitesse de déformation. Les effets de la précipitation dynamique et de la dissolution dynamique sont incorporés à un modèle de précipitation, permettant de reproduire la compétition entre ces deux phénomènes.