Thèse soutenue

Etude des mécanismes de déformation du zirconium entre 25°c et 400°c : influence d'une faible teneur en soufre
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Auteur / Autrice : Franck Ferrer
Direction : Thierry BretheauAlain Barbu
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et matériaux
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Charquet, Yves Bréchet, Clément Lemaignan, François Willaime, Marc Bousseau
Rapporteurs / Rapporteuses : Ladislas P. Kubin, Michel Clavel

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Framatome a récemment montré que l'ajout de quelques ppm de soufre (25ppm en poids) suffit à diviser par trois la vitesse de fluage de tous les alliages de zirconium a 400\c. Un effet aussi fort d'une aussi faible quantité de soufre laisse fortement penser que celui-ci agit au plus intime des mécanismes pilotant la cinétique de déformation. Or, ces mécanismes sont encore mal identifiés dans le zirconium, surtout aux températures intermédiaires. Avant de comprendre l'effet du soufre, nous nous attachons donc à caractériser les mécanismes mis en jeu entre la température ambiante et 400\c. En retour, le soufre nous fournit une sonde précieuse dans cette investigation. L'étude expérimentale permet de distinguer deux domaines de température : - t200\c : une forte viscosité et une forte sensibilité à la température et a la vitesse de sollicitation sont observées. Le glissement prismatique est le système de glissement principalement active. Nous pensons que la cinétique de déformation est en partie contrôlée par le mouvement des dislocations vis <a> soumises a une force de friction de réseau élevée, due à la structure non planaire de leur coeur - t>200\c : il apparait au voisinage de 300\c un palier athermique et on observe une chute importante de la sensibilité a la vitesse. Ces effets, souvent observés dans les alliages de zirconium, sont généralement attribués à des effets de vieillissement dynamique dus à l'oxygène. Le glissement aux joints ne semble pas très actif ; le glissement prismatique reste le système principal mais le glissement dévie vers les plans pyramidaux de première espèce devient de plus en plus fréquent. Deux mécanismes de contrôle restent probables : le glissement dévie, l'auto-diffusion dans le coeur des dislocations. Après avoir envisagé différentes hypothèses, nous suggérons que le soufre segrege dans le coeur des dislocations vis <a> et en modifie la structure. Des calculs ab initio donnent effectivement une énergie d'interaction attractive entre ces dislocations et le soufre. Le scenario propose est le suivant : à basse température un changement de structure de coeur implique une force de peierls différente et donc un comportement différent ; à plus haute température le mécanisme de contrôle n'est pas clairement identifié mais les deux mécanismes probables sont tous deux sensibles à la structure du coeur.