Vers une quantification des mécanismes de corrosion sous contrainte : simulations numériques des interactions hydrogène-dislocations en pointe de fissure

by Jean-Philippe Chateau

Doctoral thesis in Sciences et Génie des matériaux

Under the supervision of Thierry Magnin.

defended on 1999

in Grenoble INPG , in a partnership with École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne) (autre partenaire) .

  • Alternative Title

    Towards a quantification of stress corrosion cracking mechanisms : numerical simulations of hydrogen - dislocation interactions at a crack tip


  • Abstract not available


  • Abstract

    Nous discutons les roles respectifs joues par la dissolution anodique et l'hydrogene dans les mecanismes de csc des materiaux cfc, via une etude comparee de la rupture du cuivre en milieu nitrite et du 316l en milieu chlorure a chaud. Bien que les cristallographies de rupture a l'echelle du micron soient differentes, les facies presentent la meme inclinaison macroscopique. Dans le 316l, la presence d'empilements forts et d'hydrogene conduit a une fissuration en zigzag le long des plans de glissement. En l'absence d'hydrogene, comme dans le cuivre, ce mecanisme disparait. Des simulations de l'ecrantage d'une fissure par des dislocations predisent l'inclinaison macroscopique. Elle est due a la dissolution qui confine le glissement en pointe de fissure dans les deux materiaux. Nous avons developpe des simulations qui resolvent numeriquement les equations couplees de diffusion et d'elasticite pour l'hydrogene en pointe d'une fissure ecrantee. Elles reproduisent les mecanismes de segregation sur les dislocations coin et d'adoucissement localise par diminution des interactions de paires. Ces mecanismes provoquent i) une localisation de l'hydrogene le long des plans de glissement, ii) une augmentation de la densite de dislocations dans les empilements, et iii) une diminution de la probabilite de glissement devie. Ces trois facteurs favorisent la rupture en tete d'empilement. En introduisant les effets de surfaces pour l'hydrogene, nous mettons en evidence un mecanisme d'inhibition des sources de dislocations en pointe de fissure, en accord avec les facies fragiles parfois observes dans le 316l. La quantification de ces differents mecanismes nous permet de relier la possibilite de rupture locale aux parametres macroscopiques dans le 316l. Nous tirons des simulations une loi generale pour l'adoucissement, et montrons que la rupture a lieu pour des valeurs realistes de trois parametres cles : la concentration en hydrogene, la diminution de k#i#c et la resistance des obstacles.

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Informations

  • Details : 1 vol. (183 p.)
  • Annexes : 81 REF.

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