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12 Mars 2014 - Yann Le Bouar & Alphonse Finel

Modélisations continues des évolutions micro structurales dans les alliages : superalliages base Ni et développements récents

par LABGPM - publié le

Modélisations continues des évolutions micro structurales dans les alliages : superalliages base Ni et développements récents, Mercredi 12 Mars à 10h30
en salle de Conférence du GPM

Yann LE BOUAR et Alphonse FINEL

Laboratoire d’Etude des Microstructures, CNRS/ONERA, Châtillon

Le comportement mécanique des alliages industriels est directement relié à leur microstructure, c’est-à-dire à la taille, la forme et l’arrangement mutuel des différentes phases qui les constituent. Il apparaît donc particulièrement important de comprendre la formation et le vieillissement de ces microstructures. La méthode du champ de phase a émergé comme un outil élégant et efficace pour l’étude des évolutions microstructurales dans les alliages multiphasés. Le succès de cette méthode réside notamment dans son aptitude à décrire les changements topologiques complexes des microstructures au cours des différentes étapes de transformation.
La méthode du champ de phase s’inscrit dans le cadre de la thermodynamique hors d’équilibre et des transitions de phase. Son principe est de décrire l’état local de la matière à l’aide d’une ou de plusieurs variables continue, appelées champs. Le point clé est que ces champs prennent des valeurs bien déterminées en volume, et qu’ils varient entre ces valeurs de manière continue à travers des interfaces diffuses. L’évolution temporelle de la microstructure est alors décrite par un ensemble d’équations différentielles dont la forme dépend de la physique du problème considéré.

Dans ce séminaire, nous nous attacherons à décrire certains résultats récents que nous avons obtenus à l’aide de simulations en champ de phase. Dans une première partie, nous montrerons comment l’évolution microstructurale est intimement couplée au comportement élastique et plastique des phases en coexistence, en nous appuyant sur l’exemple des superalliages base nickel. Nous discuterons en particulier l’importance de l’inhomogénéité élastique pour expliquer les microstructures cuboïdales et nous développerons un modèle de plasticité cristalline, basé sur des densités de dislocations, afin d’étudier le phénomène de mise en radeau lors d’une sollicitation en fluage. Dans une deuxième partie, nous présenterons une extension récente de la méthode des champs phase au phénomène de perte de cohérence, contrôlé par nucléation et émission de boucles de dislocations au niveau des interfaces matrice-précipités. Nous présenterons également un modèle qui permet d’incorporer la montée des dislocations, aspect important de l’activité plastique à haute température quand le fluage devient prépondérant.