Influence de l'hydrogène sur les mécanismes d'endommagement du titane alpha et d'un alliage de titane biphasé alpha/bêta

par Julitte Huez

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Michel Clavel.


  • Résumé

    La pénétration d'hydrogène et la formation d'hydrures de titane très fragiles, au sein de composants en titane, détériorent les propriétés mécaniques de certaines structures dont l'utilisation est alors réduite. Le propos de ce travail est de contribuer à la compréhension des mécanismes d'endommagement du titane (Ti40) et de ses alliages (TD5aA) en présence d'hydrogène. Les microstructures du titane alpha et du titane alpha/bêta chargés en hydrogène sont caractérisés. Leur observation révèle la précipitation dans la phase alpha d'hydrures quadratiques faces centrées, et la dilatation des réseaux cristallins des phases alpha et bêta en présence d'hydrogène. L'effet déstabilisant la phase alpha de l'hydrogène, qui se traduit par une diminution de la fraction surfacique de la phase alpha, a été mis en évidence. La fragilisation des hydrures est révélée en traction simple, à température ambiante pour différentes teneurs en hydrogène. L'effet du taux de triaxialité des contraintes sur cette fragilisation a été étudié dans le cadre de l'approche locale de la rupture, à l'aide d'éprouvettes entaillées. L'originalité de l'étude réside dans le fait que la méthodologie allie des essais mécaniques sous des taux de triaxialité variés et un calcul des structures, aux observations et mesures métallographiques. Les résultats fournis par l'étude expérimentale ont permis de comprendre le rôle joue par les hydrures : ils réduisent la ductilité du titane en abaissant la déformation nécessaire à l'amorçage des cavités et, dans le cas du titane monophasé uniquement, en augmentant la vitesse de germination de ces cavités. Le mécanisme de germination continue observé dans le titane monophasé charge est simulé dans un intervalle de déformation plastique donné, par une approche de Beremin. Par ailleurs, la cinétique de croissance de cavités dans le titane, trouvée trois fois supérieure à ce qui est prévu par les modèles classiques, n'est pas affectée par la présence de l'hydrogène. La vitesse de croissance des cavités s'explique par la nature cristallographique de la croissance des cavités hexagonales observées.

  • Titre traduit

    Hydrogen effect on damage mechanisms in alpha titanium and alpha/beta titanium alloy


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Informations

  • Détails : 1 vol. (258 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 217 réf.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996 HUE 950
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