Absorption d'hydrogène dans des aluminiures de titane exposés à des environnements humides ; conséquences sur les propriétés mécaniques

Résumé
Il est maintenant bien établi que les propriétés mécaniques des alliages à base de titane et notamment des aluminiures de titane soumis à différents types de sollicitation (traction uniaxiale, fatigue, fatigue-corrosion, ...) sont sensibles à la présence d'humidité dans l'atmosphère dans laquelle est effectué l'essai. Cependant les mécanismes responsables de cette perte des propriétés mécaniques restent mal connus. Des profils de diffusion du deutérium ont été mesurés par analyse ionique (SIMS) dans des aluminiures de titane présentant différentes microstructures (α₂, γ, ou α₂+γ) et exposés à la température ambiante à des environnements deutérés (air humide ou solutions aqueuses). Les résultats mettent en évidence un mécanisme de dissociation de l'eau à la surface des aluminiures de titane exposés à ces environnements. Ce mécanisme conduit à une absorption d'hydrogène dans les alliages dont l'amplitude dépend du pH de la solution aqueuse, de la microstructure de l'alliage et de sa déformation plastique en présence de l'environnement. Le film d'oxyde naturel formé à l'air à la surface du matériau limite à la fois la dissociation de l'eau et la diffusion de l'hydrogène dans l'alliage. Les propriétés mécaniques d'un alliage α₂+γ brut de coulée sollicité en traction uniaxiale dépendent à la fois de l'orientation des lamelles α₂ et γ par rapport à l'axe de traction et de la nature de l'environnement au contact de l'éprouvette au cours de l'essai. Une perte de ductilité est observée lors de sollicitations en présence de solutions aqueuses. L'effet prédominant de l'environnement semble être de favoriser l'amorçage de fissures à la surface du matériau en relation avec l'absorption d'hydrogène.