Comportement viscoplastique des alliages de zirconium dans le domaine de temperature 20°c-400°c : caracterisation et modelisation des phenomenes de vieillissement

par Stéphanie Graff

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Samuel Forest, Jean-Loup Strudel et de Claude Prioul.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    Viscoplastic behavior of zirconium alloys in the temperatures range 20°c-400°c : characterization and modeling of strain ageing phenomena


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  • Résumé

    De nombreuses manifestations macroscopiques de vieillissement dans les alliages de zirconium et dans le domaine de température 20°C-600°C (interaction dislocations-atomes de soluté) ont été observées dans la littérature. L’influence systématique des éléments d’addition et la caractérisation précise du domaine de vieillissement en termes de température et de vitesse de déformation restent toutefois mal connues. Cette étude a pour objectif une telle caractérisation et sa modélisation par des lois de comportement adaptées. Dans le cadre du CPR SMIRN, de nouveaux alliages de zirconium ont été spécialement élaborés à partir d’une barre de zirconium 2. 2% hafnium à faible teneur en oxygène (80ppm). Des alliages enrichis en oxygène d’une part, et en niobium d’autre part, ont été caractérisés sur une large gamme de sollicitations mécaniques (traction simple, sauts de vitesse, relaxation et mesures de champs de déformation par extensométrie laser). Les phénomènes suivants ont été examinés puis modélisés : creux de sensibilité à la vitesse autour de 300°C ; arrêt de fluage à 200°C ; arrêt de relaxation à 200°C et 300°C ; hétérogénéités de déformation en traction le long du fût de l’éprouvette. Le modèle de comportement proposé est issu d’un modèle phénoménologique aujourd’hui classique de vieillissement dynamique des alliages métalliques, proposé par Estrin, Kubin et McCormick. Il comporte une variable interne caractérisant un temps de vieillissement global du matériau, ce qui le rend facile à programmer dans un code de calcul par éléments finis. La forte non-linéarité de l’équation d’évolution conduit à la simulation de bandes de localisation de vitesse de déformation plastique. Les paramètres matériau du modèle ont été identifiés pour un alliage de zirconium de référence afin de rendre compte des phénomènes précédents de vieillissement.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (319 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 208 réf.

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