Etude de composites Al/w-Al-Cu-Fe : Mécanismes de formation de la phase w-Al-Cu-Fe et caractérisation des propriétés mécaniques de la matrice Al.

Aurélie JOSEPH¹, Véronique GAUTHIER-BRUNET¹, Anne JOULAIN¹, Christophe TROMAS¹, Dominique EYIDI¹, François BRISSET², Sylvain DUBOIS¹, Joël BONNEVILLE¹, Jean-Philippe MONCHOUX³

1- INSTITUT P’ – CNRS, Université de Poitiers, SP2MI – Boulevard Marie et Pierre Curie, 86962 Futuroscope Chasseneuil
2- ICMMO – CNRS- Université Paris-Sud - Bâtiments 410/420/430 - Rue du doyen Georges Poitou, 91405 Orsay cedex
3- CEMES - CNRS – 29 rue Jeanne Marvig, BP 94347, 31055 Toulouse


Des matériaux composites à matrice Al renforcée par des particules d’alliage w-Al7Cu2Fe ont été synthétisés par frittage flash SPS à partir de poudre icosaédrique i-Al-Cu-Fe et de poudre d’aluminium. La transformation de phase de i-Al-Cu-Fe en w-Al-Cu-Fe est étudiée à partir d’observations in-situ de l’évolution de la microstructure d’un composite Al/i-Al-Cu-Fe soumis à un traitement thermique jusqu’à 823K au moyen du MEB-FEG équipé d’une platine chauffante. Les observations MEB et les analyses EDX, effectuées post-mortem sur un composite Al/w-Al-Cu-Fe partiellement transformé viennent compléter les observations in-situ.

Les résultats montrent que la transformation de phase s’accompagne de la formation d’une phase liquide et de l’apparition de composés AlCu et Al2Cu. Elle met en jeu la diffusion des trois éléments cuivre, aluminium et fer. Parallèlement, la matrice Al s’enrichit en cuivre. La microstructure complexe finale dépend de la porosité initiale.

La déformation plastique du composite se situant essentiellement dans la matrice, une caractérisation locale des propriétés mécaniques de celle-ci a été réalisée par nano-indentation. La particularité des cartographies obtenues, à partir de réseaux réguliers d’empreintes de nanoindentation, réside dans l’existence d’un gradient de dureté au sein de la matrice aluminium.

Les analyses chimiques locales réalisées par EDX au sein de la matrice mettent en évidence la corrélation entre gradient de dureté et gradient de concentration en cuivre. L’analyse des courbes de charge-décharge ainsi que les observations MET mettent en évidence l’interaction dynamique des dislocations et des atomes de cuivre en solution.