Cet ouvrage, qui s'inscrit dans le cadre des travaux de la chaire Unesco « Former les enseignants au XXIe siècle », vise à nourrir des échanges scientifiques pluriels et à permettre la circulation des savoirs entre le monde des chercheurs et celui des praticiens. Lire la suite
Les écrits scientifiques étayent largement le rôle de l'accompagnement comme levier majeur dans la continuité d’un développement professionnel des enseignants. Cette dimension de temporalité liée à l’idée de parcours apparaît importante. L’accompagnement est dès lors envisagé en formation initiale, lors de l’insertion professionnelle et tout au long de la carrière enseignante.
Cet ouvrage, qui s’inscrit dans le cadre des travaux de la chaire Unesco « Former les enseignants au XXIe siècle », vise à nourrir des échanges scientifiques pluriels et à permettre la circulation des savoirs entre le monde des chercheurs et celui des praticiens.
La dimension internationale de cette réflexion permet de s’enrichir des différences liées aux systèmes éducatifs et culturels.
Le lecteur pourra actualiser ses connaissances et découvrir tant des recherches dans le domaine que des outils et des dispositifs concrets en vue de questionner ses propres pratiques d’accompagnement ou d’en créer de nouvelles.
General introduction 1
1 Theoretical background 7
1.1 Background on extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Background on the metallurgy of AlMgSi alloys . . . . . . . . 11
1.3 Background on homogenization treatment . . . . . . . . . . . 14
1.3.1 Intermetallic phases in the ENAA 6xxx series . . . . . 15
1.3.2 Morphological changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3.3 Inuence of the alloy content . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.4 Improvement of extrudability . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 Surface quality considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4.1 Surface cracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.4.2 Pick-up and die-lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5 Micro-mechanisms of ductile fracture . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6 Micromechanics-based constitutive model for ductile fracture 23
1.6.1 Local approach to fracture . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.6.1.a Void nucleation . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.6.1.b Growth of isolated void . . . . . . . . . . . . . 25
1.6.1.c Micromechanical model by Gurson for porous solids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.6.1.d Inuence of the void shape . . . . . . . . . . . 28
1.6.1.e Void coalescence conditions . . . . . . . . . . . 28
1.6.2 Uni ed extended model for void growth and coalescence 30
2 The starting point 33
2.1 Introduction on industrial extrusion . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2 Material and Industrial testing . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.1 Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.2 Homogenization tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.3 Extrusion tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3 Results of the extrusion tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3.1 Surface defect A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.2 Surface defect B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.3.3 Evolution of the extrusion temperature . . . . . . . . . 43
2.4 Microstructure investigation around the surface defects . . . . 45
2.4.1 TEM investigation at the defects locations . . . . . . . 45
2.4.2 DSC investigation at the defects locations . . . . . . . 46
2.4.2.a The DSC methodology . . . . . . . . . . . . . 48
2.4.2.b DSC measurements . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.5 First conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3 Microstructure evolution during homogenization 53
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2 Materials and Experimental techniques . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.1 Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.2 Experimental techniques for microstructure analysis . . 58
3.2.2.a Scanning Electron Microscopy (SEM) . . . . . 58
3.2.2.b Quanti cation of the relative
-AlFeMnSi and
-AlFeSi fraction by SEM and EDS . . . . . . 58
3.2.2.c Measurements of the intermetallics shape by Image analysis (IA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.1 SEM investigations of the microstructure evolution . . 60
3.3.2 Quanti cation of the microstructure evolution . . . . . 62
3.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4 Growth and coalescence of penny-shaped voids 71
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2 Void cell calculations with initially penny-shaped voids . . . . 78
4.2.1 Numerical procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.2 Results of the unit cell calculations without particle . . 79
4.2.3 Results of the unit cell calculations with particle . . . . 85
4.3 The constitutive model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.1 The model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.1.a Before void nucleation . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.1.b Void nucleation condition . . . . . . . . . . . . 91
4.3.1.c Void growth model . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.3.1.d Void coalescence condition . . . . . . . . . . . 93
4.3.2 Assessment of the model . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3.2.a Assessment of the void coalescence condition . 94
4.3.2.b Assessment of the void growth model . . . . . 94
4.4 Parametric study and discussion . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.4.1 No nucleation stage - low to large stress triaxiality . . . 96
4.4.2 No nucleation stage - very low stress triaxiality . . . . 99
4.4.3 Delayed void nucleation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.4.4 Simple model for the ductility of metals with penny shape voids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5 Micromechanics of low and high temperature fracture in 6xxx Al alloys 113
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2 Materials, Experimental methods and Mechanical data reduction scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2.2 Characterization of the damage nucleation and evolution 119
5.2.3 Tensile tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.2.4 Inverse procedure to determine uniaxial ow properties 122
5.3 Experimental results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.1 Mechanical tensile tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.3.1.a Nominal stress-strain relationships . . . . . . . 125
5.3.1.b Yield stress evolution . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.1.c Uniform elongation - Hardening behavior . . . 129
5.3.1.d Inverse identi cation of the materials ow curves 133
5.3.1.e True average fracture strain f . . . . . . . . . 133
5.3.2 Fracture mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3.2.a In situ tensile tests at room temperature . . . 140
5.3.2.b Interrupted tensile tests at high temperature . 143
5.3.2.c Fracture surface . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.4 Micromechanical modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.4.1 Physical model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.4.2 Micromechanics-based full constitutive model . . . . . 149
5.4.2.a Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.4.2.b Before void nucleation . . . . . . . . . . . . . . 151
5.4.2.c Void nucleation condition . . . . . . . . . . . . 151
5.4.2.d Void growth model . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.4.2.e Onset of void coalescence . . . . . . . . . . . . 156
5.4.2.f Void coalescence . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.4.3 Numerical method and problem formulation . . . . . . 158
5.4.4 Results of the modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.4.4.a Parameters indenti cation . . . . . . . . . . . 160
5.4.4.b Deformation at room temperature . . . . . . . 162
5.4.4.c Deformation at high temperature . . . . . . . 163
5.5 Discussion and conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6 Parametric study and optimization of extrusion conditions171
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.2 Inuence of the homogenization temperature and holding time 174
6.3 Inuence of the Mg and Si content . . . . . . . . . . . . . . . 176
6.4 Inuence of the Mn content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6.5 Inuence of Fe content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
6.6 Inuence of the thermal treatment on Mg2Si dissolution . . . 179
6.6.1 Mg2Si phase dissolution/growth . . . . . . . . . . . . . 180
6.6.1.a The dissolution/growth model . . . . . . . . . 180
6.6.1.b Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7 Conclusions 189
Bibliography 199
A E
ect of the anisotropy distribution parameter 0 207
B Important geometrical relationships 213
C Expressions for the parameters of the void growth model 217
D Klocker formulation for void aspect parameter k 223
E Flow curves identi cation 227