Influence de la microstructure sur le comportement en fluage thermique d'alliages de zirconium : analyse expérimentale et mise en œuvre de méthodes d'homogénéisation

par Renald Brenner

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Brigitte Bacroix.

Soutenue en 2001

à Paris 13 .


  • Résumé

    Les alliages de zirconium, largement utilises dans l'industrie nucléaire, peuvent présenter des variabilités de comportement thermomécanique (notamment en fluage thermique) en fonction de leur état microstructural. Pour mieux maitriser le comportement de ces alliages et pouvoir prendre en compte l'influence d'éventuelles évolutions de leur processus d'élaboration (composition chimique, traitements thermiques etc) sur leur comportement mécanique, il est important de disposer d'un outil permettant de décrire le lien entre la microstructure et le comportement macroscopique. Cette étude contribue à l'établissement d'une modélisation prédictive, fondée sur une analyse expérimentale couplée à une démarche d'homogénéisation, du comportement effectif en fluage thermique de ces alliages. L'analyse expérimentale de l'influence de la texture cristallographique dans l'alliage zircaloy-4 met en évidence une forte anistropie de la résistance au glissement et du coefficient de sensibilité a la contrainte des différents systèmes de glissement. L'analyse en microscopie électronique en transmission réalisée nous a permis de préciser le lien entre la texture et les systèmes actifs pour différents trajets de chargement. L'analyse expérimentale menée sur l'alliage zr-nb1%-o met en évidence le rôle du niobium en solution solide sur le durcissement de cet alliage et le peu d'effet de la répartition de la précipitation sur son comportement en fluage. Une modélisation micromécanique élastoviscoplastique est développée pour rendre compte de l'influence de la microstructure sur le comportement effectif des alliages de zirconium. Nous proposons l'approximation quasi-élastique du schéma auto cohérent affine et la confrontons à diverses approches antérieures. Nous montrons son adéquation pour notre étude tant au niveau de la description de la transition d'échelle que de l'efficacité de la résolution numérique. Son utilisation sur la base expérimentale obtenue nous permet d'identifier des paramètres cohérents pour décrire le comportement local des alliages zircaloy-4 et zr-nb1%-o. Un bon accord sur le comportement effectif en fluage thermique est obtenu et le caractère prédictif de cette approche est illustré. L'analyse détaillée des prévisions à l'échelle locale de ce modèle (notamment des activités de glissement secondaire) met en évidence certaines limites actuelles dans la description de la transition d'échelle. Des voies d'amélioration, prenant en compte l'hétérogénéité intra phase des champs mécaniques pour l'obtention du comportement effectif, sont proposées.


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Informations

  • Détails : 237 p.
  • Annexes : 138 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris 13 (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis). Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2001008
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