romain_charles.jpg, par jfages

Soutenance de thèse de Charles ROMAIN

jeudi 15 décembre à 14h00

Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312

Génie mécaniques, mécanique des matériaux

sur "Approche multi-échelle de l’oxydation sous-contrainte appliquée aux superalliages à base de nickel : de la déformation localisée aux prémices d’endommagement mécano-chimique"

Salle 1A24 - IMT Mines Albi

 

sous réserve de la validation du processus d’autorisation de soutenance

Composition du jury

• M. Denis DELAGNES, Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312 IMT Mines Albi : Directeur de thèse
• Mme Nathalie BOZZOLO, CEMEF Mines Paris : Examinatrice
• M. Eric HUG, Université de Caen Normandie CRISMAT UMR6508 : Rapporteur
• Mme Cécilie DUHAMEL, Centre des Matériaux MINES ParisTech : Rapporteure
• M. Damien TEXIER, Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312 IMT Mines Albi : Co-directeur de thèse
• M. Jonathan CORMIER, CNRS-Université de Poitiers-ISAE ENSMA : Co-encadrant de thèse

Résumé

Les superalliages à base de nickel sont largement utilisés pour des applications structurelles à haute température et à température intermédiaire dans des atmosphères sévères. La dégradation assistée par l'environnement, c'est-à-dire l'oxydation et la corrosion, modifie la surface des matériaux, mais également leurs propriétés à cœur en raison d'une consommation sélective et progressive des éléments réactifs impliqués dans les processus de dégradation de la surface. Le matériau situé à proximité de la surface réactive présente un gradient de composition chimique, de microstructure et de propriétés physiques. Malgré l'échelle négligeable de ces gradients (de quelques micromètres à quelques centaines de micromètres sous la surface) par rapport aux dimensions du composant structurel, la variabilité du comportement mécanique au sein du gradient entraîne souvent des dommages prématurés et la rupture progressive du composant. Afin de quantifier ces évolutions, la caractérisation micromécanique des propriétés mécaniques des matériaux du gradient est importante. En raison de la forte variabilité des propriétés mécaniques au sein des matériaux gradués, des techniques de caractérisation micromécanique sont nécessaires. La représentativité des conditions d’utilisation en service est assurée par la caractérisation de matériaux vieillis et pré- oxydés à la température de 700°C. Ces mêmes caractérisations sont également apportées à 800°C, hors de la plage de fonctionnement des disques de turbine, afin d’exacerber les conséquences de l’oxydation et d’augmenter ce gradient de propriétés à iso-durée de traitement thermique. La caractérisation mécanique des éprouvettes ultraminces (quelques dizaines de micromètres d'épaisseur) en traction et fatigue est réalisée avec suivi macroscopique par corrélation d'image. En plus des valeurs macroscopiques, une investigation spécifique de la surface pour des mesures cinématiques plein champ permet d'obtenir des informations locales sur les mécanismes de déformation et d'endommagement à l'échelle de la microstructure. Le présent projet propose de s'attaquer à la dimension multi-physique complexe de l'évaluation de la déformation/de l'endommagement assisté par l'environnement en corrélant simultanément la déformation macroscopique/mésoscopique et sous-microstructure/sous-micromètre et les changements de réactivité de surface (microfissuration des oxydes, oxydes à croissance rapide, oxydation par rupture, etc. ) à haute température dans diverses conditions atmosphériques. L'objectif principal de cette caractérisation expérimentale in-situ est d'apporter une nouvelle compréhension et une prédiction plus physique du comportement mécanique local et temporel des matériaux gradués à l'échelle de la microstructure en relation avec les interactions environnementales.

Mots-clés

Superalliages à base de nickel, localisation de la déformation, réactivité de surface, gradient de propriétés, micromécanique in-situ, oxydation.