Hot tearing phenomena in Al-Cu alloys : grain refinement effect

Phénomènes de fissuration à chaud dans les alliages Al-Cu : effet d’un affinement de grains

¹ Génie Physique et Mécanique des Matériaux, ESA CNRS 5010, INPG, ENSPG, Domaine Universitaire, BP46, 38402 Saint-Martin-d’Hères.
² Groupe Physique du Métal, LTPCM, UMR CNRS 5614, INPG, ENSEEG, Domaine Universitaire, BP75, 38402 Saint-Martin-d’Hères

Abstract

In order to estimate the influence of the mushy zone rheology on hot tearing phenomena, mechanical experiments are conducted on solidifying Al-8wt % Cu alloys, refined and unrefined. Shear loading tests in a Couette rheometer are used to propose a rheological model including the influence of the solid phase morphology and volume fraction. Tensile loading experiments point out that mechanisms of cavitation in continuous liquid films lead to hot cracking. Finally, a hot tearing model is developed by considering nucleation and growth of cavities in a continuous liquid film surrounded by a mushy zone with a dendritic or an equiaxed structure.

Résumé

Afin de mieux comprendre l’influence de la rhéologie de la zone pâteuse sur la formation de criques, des essais mécaniques sont effectués sur des alliages Al-8 %pdsCu, affiné et non-affiné, après solidification partielle. Des essais de cisaillement dans un rhéomètre de Couette permettent d’écrire un modèle rhéologique tenant compte de la morphologie et de la fraction de la phase solide. D’autre part, des essais de traction mettent en évidence la fragilisation de la zone pâteuse par la présence de films liquides continus dans lesquels apparaissent des cavités. Un modèle de fissuration à chaud est donc développé en considérant un mécanisme de nucléation/croissance de cavités dans un film liquide entouré d’alliage à l’état pâteux, de structure dendritique ou équiaxe.