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La simulation pour l’évolution des microstructures

La microstructure des pièces métalliques joue un rôle majeur sur leurs propriétés d’usage et leur comportement mécanique lors de la mise en forme. 

Il devient donc nécessaire de maîtriser l’évolution des tailles de grains lors de ces procédés pour répondre aux spécifications toujours plus strictes des différentes industries.

Challenges

Quelles sont vos problématiques ? En quoi la simulation peut vous aider ?

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Prévoir les évolutions microstructurales

Pour anticiper les évolutions de microstructures qui occurrent en cours de procédés de forgeage ou de fonderie.

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Maîtriser les propriétés métallurgiques

Pour savoir quel traitement appliquer aux alliages métalliques utilisés et optimiser les paramètres de votre procédé.

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Concevoir des pièces performantes

Pour améliorer les propriétés mécaniques de vos pièces finales.

Prédisez les évolutions microstructurales

Dans la R&D comme dans les industries, il est nécessaire de maîtriser les propriétés métallurgiques des matériaux utilisés pour produire des pièces aux propriétés mécaniques performantes.

Lors des procédés de forgeage ou de traitement thermique, prédire l’évolution microstructurale des métaux, autrement dit la taille de grains et autres phénomènes, est un atout compétitif très fort. Pour prédire ces phénomènes, la simulation devient un outil essentiel.

Transvalor propose ainsi son logiciel DIGIMU®, permettant de simuler les évolutions microstructurales des métaux à l’échelle macro ou mésoscopique à partir du chemin thermomécanique subi lors de la mise en forme et des traitements thermiques.

Découvrez notre solution

Bénéficiez d’avantages compétitifs

La simulation d’évolution microstructurale vous permet d’ajouter de la valeur à vos procédés et à vos produits.

  • Améliorez la qualité des produits
  • Obtenez un support au développement d'alliages haut de gamme 
  • Importez des microstructures initiales directement depuis la micrographie 
  • Contrôlez la taille de vos grains 
  • Visualisez et comprenez l'impact des particules de seconde phase 
  • Soyez prédictifs sur la croissance anormale de grains 
  • Maîtrisez les risques industriels

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Distribution de taille de grains d’un polycristal

Modélisez des lois physiques complexes

Pour l’instant, il n’existe pas de solution unique de simulation permettant de satisfaire immédiatement toutes les demandes industrielles. 

Un modèle plutôt basé sur les lois physiques pourrait être à la fois plus coûteux à identifier et plus coûteux en termes de temps de calcul. Cependant, une fois déterminé, son domaine d’identification sera plus important. D’un autre côté, un modèle plus phénoménologique pourra répondre plus rapidement, et pour un coup de calcul moindre, à certaines problématiques, mais seulement si l’on reste dans un domaine d’application très restreint. Il est donc nécessaire, afin de tirer le meilleur parti possible des outils actuels, de pouvoir jouer entre les différentes échelles suivant le besoin rencontré.

Transvalor a donc décidé de vous proposer trois niveaux de modélisation au sein de son logiciel DIGIMU®, présentés ici dans un niveau de précision croissant :

  • Les modèles JMAK (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov) suivent directement l'évolution des valeurs à champ moyen comme la taille moyenne des grains, la fraction recristallisée moyenne, les densités moyennes de dislocation, et plus encore.
  • Les modèles Mean Field (champ moyen) suivent une population de grains. Même si la topologie n'est pas explicitement représentée, l'évolution de chaque grain est modélisée en utilisant plus de lois physiques, puis des valeurs moyennes sont déduites.
  • Les modèles Full Field (champ complet) permettent de modéliser l'évolution polycristalline à l'échelle du polycrystal, en donnant exactement la forme et le voisinage des grains.

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Phénomènes concernés

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Croissance de grains

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Recristallisation

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Ecrouissage, restauration

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Germination, croissance de germes

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Ancrage des joints

Industries concernées

Et bien plus encore

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DIGIMU® pour l’aéronautique

Notre logiciel apporte une aide au développement d’alliages et de pièces hautement performantes grâce à la prédiction de phénomènes microstructuraux.

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DIGIMU® pour la sidérurgie

DIGIMU® permet de comprendre quels alliages métalliques utiliser et l’impact des traitements qui leurs sont appliqués.

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DIGIMU® pour l’énergie

La simulation permet de maîtriser les risques industriels liés à la microstructure des matériaux utilisés et de leurs applications.