Endommagement du superalliage monocristallin am1 en fatigue isotherme et anisotherme

par Éric Fleury

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Luc Rémy.

Soutenue en 1991

à l'EMP .

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  • Résumé

    L'endommagement en fatigue anisotherme peut etre etudie grace a un essai technologique, appele fatigue mecano-thermique, complementaire de l'essai de fatigue thermique. Cet essai a ete applique a un superalliage base nickel monocristallin pour aubes de turbine avec un cycle simulant le comportement d'un element de volume du bord d'attaque. La nature anisotrope influence le comportement mecanique et la resistance en fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme. L'effet est d'autant plus marque a basses temperatures et aux forts niveaux deformation ou une deformation plastique localisee suivant un systeme de glissement unique et un faible nombre de plans actives conduit a une reduction de la duree de vie par fissuration le long des plans de cisaillement. La temperature a plus de consequence sur la resistance mecanique et les modes d'endommagement. Aux temperatures a 760c l'environnement joue un role negligeable. Les fissures ne s'amorcent pas a l'emergence des bandes de glissement, mais a partir des defauts que sont les porosites inherentes au procede d'elaboration par solidification orientee. Le mecanisme d'amorcage a hautes temperatures (950c et 1100c) est lie a la rupture repetee des oxydes de surface qui sous l'effet des sollicitations cycliques et de la difference de comportement entre l'alliage et les oxydes provoque une oxydation interne, conduisant progressivement a la formation d'une micro-fissure. Dans le domaine de temperature et de frequence etudie, l'environnement affecte la resistance du superalliage. Nous avons propose un modele d'endommagement decrivant la periode d'amorcage des fissures avec une interaction fatigue-oxydation. Une zone fragilisee a ete mise en evidence en pointe de fissure dans laquelle les vitesses de fissuration peuvent etre superieures de quatre ordres de grandeur a celles observees dans le materiau non-fragilisee. Une equation d'endommagement basee sur la description quantitative des cinetiques d'oxydation et de la propagation de fissure par une analyse des conditions locales de la contrainte de rupture permet de predire de facon satisfaisante la duree de vie a l'amorcage des eprouvettes d'orientation cristallographique 001


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