L'Apport de l'étude des surfaces à la compréhension du comportement des matériaux à l'échelle macroscopique

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Serre, Ingrid
Date de soutenance : 2010
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Garant ou directeur :  Vogt, Jean-Bernard
Classification : Génie chimique, technologies alimentaires
Discipline : Sciences physiques
Mots-clés : Fragilisation par les métaux liquides
Acier inoxydable -- Surfaces
Déformations (mécanique) --
Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus) --
Microstructure (physique) --
Microscopie à force atomique --
Analyse EBSD --
Métaux liquides --
Alliages eutectiques --

Résumé : Sous chargement mécanique, la surface, particulièrement sa topographie, est modifiée. Ces modifications rendent compte, en partie, du comportement à cœur du matériau. De plus, la surface apparaît comme l’interface entre le matériau et son environnement. Elle est ainsi le siège de déformations plastiques et endommagements particuliers pouvant influencer le comportement global du matériau. J’aborderai ces deux aspects de l’étude des surfaces à travers les deux thématiques de recherche suivante : - la compréhension de l’accommodation plastique et de l’endommagement par des analyses effectuées en microscopie à force atomique, -l'étude et la compréhension du comportement mécanique des aciers en contact avec un métal liquide (Fragilisation par les Métaux Liquides (FML) et Endommagement Accéléré par les Métaux Liquides (EAML)).- Les analyses AFM de la topographie des surfaces de matériaux après sollicitation mécanique nous permettent de mieux comprendre, à l’échelle de la microstructure, l’accommodation de la déformation plastique et les mécanismes d’endommagement. Ces analyses qui imposent l’étude en détail des différents reliefs signes de déformation et d’endommagement (lignes de glissement, extrusions, zones de haute rugosité, déplacements intergranulaires, fissures) sont couplées à des analyses EBSD, afin de prendre en compte les paramètres de la microstructure (taille et répartition des grains et des phases, orientation cristallographique des grains). Les analyses AFM de la surface d’aciers duplex après sollicitation cyclique ont ainsi permis de mettre en évidence la contribution de chacune des phases (ferrite et austénite) dans l’accommodation de la déformation cyclique. Des mécanismes d’amorçage de fissure ont été proposés.- L’étude du comportement mécanique des aciers en contact avec un métal liquide est menée expérimentalement à partir principalement des résultats d’essais de fatigue et de Small Punch Test (SPT), puis d’analyses fines de l’endommagement au MEB et à l’AFM. Nous avons, en effet, montré que l’essai SPT était plus drastique qu’un essai de traction sur éprouvette lisse pour la mise en évidence de la fragilisation par les métaux liquides. Les études menées sur différents matériaux permettent non seulement de qualifier la tenue d’aciers ou d’aciers revêtus en présence de métaux liquides, mais aussi d’avancer dans la compréhension des mécanismes de FML et d’endommagement et plasticité assistés par les métaux liquides. A travers les différentes études, trois facteurs sont apparus primordiaux : la microstructure du matériau, l’interface métal liquide/matériau, la chimie et la température du métal liquide.- Les conditions d’interface ont été particulièrement étudiées à partir du développement d’essais sous environnement contrôlé et d’essais avec des matériaux revêtus. Les observations MEB de l’endommagement des matériaux à cœur et en surface et les analyses AFM de la surface déformée des matériaux permettent de comprendre les différents mécanismes menant (ou pas) à la rupture prématurée des matériaux en présence de métal liquide.



Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10