Analyse du comportement mécanique des constituants d'un alliage polycristallin multiphasé par diffraction des rayons X et neutronique

par Rim Dakhlaoui

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Chedly Braham.

Soutenue en 2006

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    L‘objectif de ce travail est de proposer une démarche, mettant en oeuvre les techniques de diffraction ainsi que les approches théoriques de la modélisation auto-cohérente, afin d’analyser et mieux comprendre le comportement mécanique de chaque phase d’un acier inoxydable austéno-ferritique laminé à chaud. L'étude expérimentale vise la caractérisation du comportement mécanique local des phases sous un chargement uniaxial. La diffraction des rayons X et la diffraction neutronique ont été utilisées dans cette optique. Les états de contrainte ont été déterminés par DRX dans les phases austénitique et ferritique chargées en traction. L’évolution des déformations élastiques dans chacune des phases a été mesurée par la diffraction des neutrons en utilisant la technique de «temps-de-vol » au cours d’essais de traction et de compression. Les constantes élastiques radiocristallographiques ont été déterminées en utilisant une procédure de calcul faisant appel au modèle auto-cohérent pour une déformation purement élastique. Pour rendre compte du comportement mécanique du matériau étudié, le modèle micromécanique polycristallin auto-cohérent pour une déformation élastoplastique a été adapté et confronté aux expériences menées. La texture cristallographique et les contraintes résiduelles initiales ont été prises en compte dans cette analyse. Les cissions critiques et les paramètres d’écrouissage de chacune des phases de l’acier duplex étudié ont été identifiés. Les résultats de cette étude ont montré que la phase austénitique représente la phase la moins dure et la plus écrouissable. Lors du calcul, la prise en compte des contraintes résiduelles initiales dans l'échantillon non déformé a expliqué l’asymétrie du comportement mécanique des phases en traction et en compression. Il a été montré que les contraintes initiales modifient considérablement les valeurs des limites d’élasticité des phases. Une bonne correspondance a été notée en comparant les résultats obtenus par DRX à ceux obtenus par la diffraction neutronique. Le problème de la relaxation de la contrainte normale à la surface irradiée par les rayons X a été analysé et discuté. En utilisant la DRX et la modélisation auto-cohérente, l’effet de la composition chimique de l’acier inoxydable austéno-ferritique ainsi que l’influence d’un vieillissement à 400°C pendant 1000h, sur le comportement mécanique de chacune des phases austénitique et ferritique, ont été mis en évidence.

  • Titre traduit

    Analyze of phase's mechanical behaviour of a multiphase polycristalline alloy by X-ray and neutron diffraction


  • Résumé

    The aim of this work is to propose a methodology using diffraction methods and theoretical approaches of self-consitent modeling in order to analyze and better understand the mechanical behavior of each phase of hot-rolled duplex stainless steel. The purpose of the experimental study is to characterize the local mechanical behavior of phases under uniaxial loading. X-ray and neutron diffraction which enable to measure strains in each phase separately were used in this aim. Austenitic and ferritic phase stresses are determined by X-ray diffraction during tensile tests. Evolution of the elastic strains in each phase was measured by neutron diffraction using « time-of-flight » method during tensile and compression tests. Elastic contants were given using the self-consistent model for a purely elastic deformation. To reproduce the mechanical behaviour of the studied material, self-consistent polycrystalline micromechanical model for elastoplastic deformation has been adapted and confronted to experimental results. Cristallographic texture and initial residual stresses were considered in this analysis. Critical shear stresses and hardening parameters of each phase of the studied duplex steel have been identified. Results of this study showed that the austenitic phase represents the softest and the most hardenable phase. Taking into account in calculations the initial residual stresses in the non deformed sample leads to the conclusion that the initial stresses modify considerably the values of phase’s yield stresses. Good agreement has been noted comparing results obtained by XRD to those obtained by neutron diffraction. The problem of relaxation of normal stresses in the analysed layer by X-rays was analysed and discussed. Using XRD and self-consistent modelling, the effect of the chemical composition of the duplex stainless steel and the influence of ageing at 400°C for 1000h on the mechanical behaviour of austenitic and ferritic phases have been established.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.161-165

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