Caractérisation des changements de phase développés dans un alliage AMF du type Cu–Al–Ni, par dilatométrie de trempe et microcalorimétrie différentielle

Laboratoire de Structure des Matériaux Métalliques, Bât. 414, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Reçu : 29 Avril 1997
Révisé : 23 Octobre 1997
Accepté : 6 Novembre 1997
15 Février 1998

Résumé

Les évolutions structurales développées dans un alliage à mémoire de forme du type Cu–Ni–Al (préalablement élaboré par fonderie, puis filé à chaud et finalement trempé à l'eau) ont été caractérisées par dilatométrie et analyse différentielle. La structure résultant de cette suite de traitements est du type martensite ; elle présente une texture marquée, ce qui justifie qu'un effet mémoire se manifeste, sur la courbe dilatométrique au chauffage () – lequel se traduit par une contraction lors de la transition . À température plus élevée, la phase se désordonne pour donner la phase β dont la structure est du type . Au refroidissement, la mise en ordre se développe en deux étapes, quelle que soit la vitesse V_r mise en œuvre. Par contre, à plus basse température, les points Ms et Mf associés à la transformation martensitique évoluent en fonction de V_r ; en particulier, ils diminuent significativement quand cette vitesse devient suffisamment élevée. D'autre part, des essais par analyse enthalpique différentielle, effectués avec V_c = V_r = 2 °C min⁻¹ sur l'alliage à l'état trempé, ont révélé que des processus de vieillissement se développaient, entre 200 et 350 °C, dans la phase ; des précipités de très faible taille sont alors formés, qui se dissolvent ensuite partiellement lorsque le chauffage est poursuivi entre 380 et 440 °C. À température encore plus élevée (500-560 °C), la phase se décompose pour donner les phases d'équilibre α et , lesquelles – à leur tour – se combinent pour former la phase β stable à haute température. Par refroidissement assez lent (2 °C min⁻¹), l'alliage – préalablement porté à 620 °C – se retransforme en () selon la réaction eutectoïde prévue par le diagramme d'équilibre.

Abstract

The structural behaviour of a SM alloy Cu–Al–Ni type, manufactured by casting then hot extruded and finally quenched, has been studied by dilatometry and DSC. The resulting martensitic structure () is characterized by a noticeable texture; this explains that a memory effect (shown by a contraction) is observed on the dilatometric curve during transformation when heating (). At higher temperature, the phase is disordered in a β (A2) structure. When reverting, the ordering occurs in two steps whatever the cooling rate (V_c). On the contrary, at lower temperature, Ms and Mf points linked to the martensite transformation vary with V_c and decrease when the cooling rate is high enough. Moreover DSC tests performed at on the as quenched alloy gave evidence of aging processes occuring in the phase between 200-350 °C; very small precipitates are then formed which dissolve partially when heating from 380 to 440 °C. At still higher temperatures (i.e. between 500 and 560 °C) the phase decomposes in α and (equilibrium phases) while this binary system gives the β phase finally. When cooling at this low rate, the alloy previously heated up to 620 °C, transforms back to ) according to an eutectoïd mode as predicted by the equilibrium diagram.