Thèse soutenue

Analyse des processus d’endommagement aux joints de grains dans les superalliages base Nickel
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Auteur / Autrice : François Bourdin
Direction : Patrick VillechaiseJonathan Cormier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
Date : Soutenance le 25/09/2020
Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pprime / PPRIME
Jury : Président / Présidente : Olivier Castelnau
Examinateurs / Examinatrices : Michaël Piellard, Valéry Valle
Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Aubin, Éric Charkaluk

Résumé

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Les superalliages base Nickel employés dans les disques de turbine sont soumis à des sollicitations sévères allant du fluage à la fatigue à des températures pouvant atteindre 700°C. Dans ces conditions, la littérature montre que les joints de grains sont l’élément structural le plus faible. En fonction de ces conditions, les joints de grains peuvent glisser, transmettre ou accumuler de la déformation et s’oxyder. Ainsi,l’endommagement intergranulaire est étroitement lié à ces processus de déformation.L’objectif de ces travaux est de contribuer à la compréhension des mécanismes de déformation et d’endommagement qui ont lieu aux joints de grains. Pour étudier de manière quantitative les premiers stades de plasticité et d’endommagements, une nouvelle approche de mesure sans contact prenant en comptes les discontinuités de déplacement est présentée : la Heaviside-DIC. Celle-ci a fait l’objet d’une validation avant d’être utilisée dans l’étude du glissement inter et intragranulaire à haute température. Une première étude qualitative a permis de mettre en évidence des endommagements intergranulaires plus importants en fluage à 700°C/700 MPa comparé à la traction à différentes températures. La mise en œuvre de la H-DIC à 2échelles couplée à l’EBSD, a permis d’identifier une configuration microstructurale néfaste dans les superalliages polycristallins pour disques de turbine : les joints de macles cohérents. La comparaison à un superalliage colonnaire pour aubes ne possédant aucun joint de macle confirme ces observations.A la lumière de ces résultats et en s’appuyant sur des travaux de la littérature, un scénario permettant d’expliquer la transition entre déformation et endommagement intergranulaire est proposé.