Surface

Extrusion

www.umr6253roberval.fr, marion.risbet@utc.fr

Mesures Morphologiques et Endommagement en Fatigue

Laboratoire Roberval, Unité de Recherche en Mécanique, Acoustique et Matériaux

UMR 6253 UTC-CNRS

Objectif : Objectif : Proposer un modèle physique de tenue au dommage en fatigue Proposer un modèle physique de tenue au dommage en fatigue

PerspectivesPerspectives

Intégration des résultats expérimentaux dans un modèle EF polycristallinIntégration des résultats expérimentaux dans un modèle EF polycristallin

Compréhension du couplage entre endommagement cyclique et Compréhension du couplage entre endommagement cyclique et environnement (influence des éléments H,O; tenue sous oxydation haute environnement (influence des éléments H,O; tenue sous oxydation haute

température).température).

Confinement de la déformation plastique dans des bandes de glissement dû à la présence de précipités cisaillables

dans le volume.

Cette localisation engendre un relief en surface, dont la hauteur évolue avec le nombre de cycles N, et qui joue le rôle de sites d’amorçage pour les fissures de fatigue

Utilisation de ces données morphologiques pour la prédiction de la tenue au dommage, et la compréhension fine des mécanismes menant à l’endommagement cyclique

Saturation de la hauteur d’émergence moyenne des extrusions <h>

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

<hg>P

h/<hg>

s²=0,37 Damaged

s²=0,45

s²=0,42 Damaged

s²=0,41 Damaged

s²=0,40 Damaged

s²=0,39

s²=0,38

Etude des probabilités d’endommagement en fonction des désorientations cristallines locales

Etude des mécanismes intra-granulaires d’endommagement et relation avec l’irréversibilité de déformation plastique microscopique

Grain ID Diameter Fs Taylor FISS

5 181,5 0,488 2,9357 yes

7 362,13 0,4579 3,6063 yes

6 14,76 0,414 3,4262 non

17 100,03 0,4883 2,3688 yes

10 175,85 0,4597 2,5827 yes

12 33,94 0,4058 3,6447 non

Matériau modèle WaspaloyTM (microstructure contrôlée, 2 échelles d’hétérogénéité)

Approche globale

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 10 100 1000 10000

h,nm

N

d=10nm

d=20nm

d=30nm

d=40nm

D=50µm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 10 100 1000 10000

h,nm

N

<h>(nm) D=100µm

N,cycles

d=10nm

d=20nm

<h>(nm)

N,cycles

Intégration de <hsat> dans un modèle physique d’endommagement basé sur la notion d’irréversibilité cyclique

11

22

1

0

ci

f

iiicumirr

M

f)(h'

c

,avec)i()(

N

NNNp

c, ’f : paramètres de la loi de Manson-Coffin

Approche locale : caractérisation à l’échelle des grains des paramètres potentiels d’endommagement

D (grains)

d (précipités)

Etude des distributions de hauteurs d’émergence (aspects statistiques)

Contexte scientifiqueContexte scientifique

Moyens expérimentauxMoyens expérimentaux

RésultatsRésultats

5

7

6

17

1012

carburesprécipités

fissure

bandes de glissement

extrusion

M18 X 100

1

ø14

ø12r = 20

ø7,98

100

20

r = 2,94

Rt <

0,5

m

M18 X 100

1

ø14

ø12r = 20

r = 40ø 7,98

100

20

Rt <

0,5m