Consolidation et caractérisation d'une poudre d'acier à outil de type T15 dopée à Y2O3

Abstract

Ce travail porte sur l’élaboration et l’optimisation de l’acier à outil T15 par métallurgie des poudres (MDP), en mettant en œuvre le procédé innovant de Consolidation par Pression Atmosphérique (CAP). L’objectif principal est d’évaluer l’influence du temps de frittage à 1250 ◦C et du dopage à l’oxyde d’yttrium (Y2O3) sur la densification, la microstructure et les propriétés mécaniques du matériau final. Deux séries d’échantillons ont été étudiées. La première, soumise à des temps de frittage allant de 1 à 6 heures, a montré que la densité théorique est atteinte après 6 h de frittage. La seconde série, dopée en Y2O3 à des teneurs comprises entre 0,01% et 0,1%, a permis d’évaluer l’impact du dopage sur les propriétés du matériau. Il a été observé qu’une faible teneur (<0,05 %) permet d’affiner la microstructure, d’améliorer la dispersion des éléments d’alliage, et d’augmenter notablement la dureté (jusqu’à 1600 HV) ainsi que la résistance à l’usure, sans altérer la cinétique de frittage. Les analyses par DRX confirment la formation de phases secondaires bien maîtrisées à ces concentrations. En revanche, des teneurs supérieures à 0,05% en Y2O3 entraînent des effets négatifs, tels que l’apparition de zones hétérogènes, l’agglomération des particules, et une dégradation des propriétés mécaniques. Une corrélation directe a été établie entre la dureté et la résistance à l’usure. Ainsi, ce travail met en évidence le potentiel du procédé CAP dans la production d’aciers rapides performants, tout en soulignant l’importance d’un dopage maîtrisé et d’un contrôle précis des paramètres de frittage.