Shot peening and cold rolling effects on the hydriding of commercially pure titanium T40
Conséquences du grenaillage de précontrainte et du laminage à froid sur l'hydruration du titane commercialement pur T40
Résumé
The study developed in this thesis aims to reduce the hydrogen loading capacity of commercially pure grade 2 titanium (T40) through two mechanical treatments: cold rolling and shot peening. This material is rolled either symmetrically (i.e. the speeds of the rolling mill rolls are identical) with a reduction rates of 10, 20 or 50%, or asymmetrically by assigning different speeds to the rolls and a reduction rate of 10 or 20%. Shot peening is achieved using ceramic (AZB150, AZB425) or stainless steel (AWS12, ASW14, ASH110) balls, by applying different Almen intensities 10-15N, 15-30N, 30-45N or 15 -20A and a recovery rate of 125%.After treatment, the samples are hydrided at 250°C for 500 hours in an autoclave containing demineralized water, under 1.5 bar of hydrogen.Before hydriding, the samples are characterized by various mechanical (hardness, and residual stress measurements) and structural (EBSD, XRD) techniques. Then, after hydriding, they are characterized using chemical (SIMS, thermodesorption, SEM) and structural (XRD) techniques.The results obtained point out that it is essential to promote twinning as a deformation mechanism within the T40 to reduce the hydrogen diffusion in the metal. To reduce the hydrogen loading capacity by about 50%, it is necessary to control the proportion of twins and/or their boundaries fraction of length and/or the sub-surface harden thickness presenting a significant grains refinement. When they are moderate, they reduce both the diffusion of oxygen and hydrogen within the matrix.
L’étude développée dans cette thèse a pour objectif de réduire la capacité de chargement en hydrogène du titane commercialement pur de type grade 2 (T40) via deux traitements mécaniques : le laminage à froid et le grenaille de précontrainte. Le laminage du T40 s’effectue soit symétriquement c’est-à-dire que les vitesses des rouleaux du laminoir sont identiques avec un taux de réduction d’épaisseur de 10, 20 ou 50 %, soit asymétriquement en affectant des vitesses différentes aux rouleaux du laminoir et un taux de réduction d’épaisseur de 10 ou 20%. Le grenaillage de précontrainte est réalisé à l’aide de grenailles en céramique (AZB150, AZB425) ou en acier inoxydable (AWS12, ASW14, ASH110) en appliquant différentes intensités d’Almen 10-15N, 15-30N, 30-45N ou 15-20A et un taux de recouvrement de 125%.Une fois traitées, les pièces sont hydrurés à 250°C pendant 500 heures dans un autoclave contenant de l’eau déminéralisée sous 1,5 bars d’hydrogène.Avant hydruration, les échantillons sont caractérisés par différentes techniques mécaniques (mesures de dureté et de contraintes résiduelles) et structurales (EBSD, DRX). Puis, après hydruration, ils sont caractérisés via des techniques chimiques (SIMS, thermodésorption, MEB) et par DRX.Les résultats obtenus montrent qu’il est primordial de favoriser le mécanisme de déformation de maclage au sein du T40 pour réduire la diffusion de l’hydrogène dans le métal. Pour réduire d’environ 50% la capacité de chargement en hydrogène, il est nécessaire de contrôler la proportion de macles et/ou leur fraction de longueur de joints et/ou l’épaisseur de la couche superficielle présentant un important raffinement des grains. Lorsqu’elles sont modérées, elles réduisent aussi bien la diffusion de l’oxygène que celle de l’hydrogène au sein de la matrice.
Origine : Version validée par le jury (STAR)