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Recherche - Valorisation

Modélisation par champ de phase des évolutions microstructurales dans les matériaux métalliques

le 10 novembre 2016
13h30

Benoît Appolaire, maître de recherche au Laboratoire d'étude des microstructures (UMR CNRS-ONERA), interviendra lors du séminaire.

Après une introduction sur la méthode de champ de phase, j'illustrerai ses potentialités avec quelques exemples de simulation d'évolution microstructurale.

En premier lieu, je présenterai rapidement des exemples d'évolutions microstructurales issues des changements de phase dans les superalliages base nickel et les alliages de titane. Je montrerai en particulier pourquoi les couplages avec la mécanique (élasticité et plasticité) sont indispensables pour comprendre la formation et le vieillissement des microstructures.

Dans un second temps, j'aborderai la problématique de la formation d'oxydes à la surface d'alliages métalliques pouvant conduire à leur ruine par rupture lorsqu'elle est combinée à l'action de contraintes. Si cette action conjointe est clairement établie d'un point de vue expérimental, il est difficile de la prédire parce que les phénomènes en jeu sont nombreux (réactions d'oxydation, diffusion d'espèces chargées dans la couche d'oxyde, diffusion dans le substrat, court-circuit de diffusion dans les joints de grains, relaxation plastique ...) et les scénarios multiples (croissances externe, interne ou mixte de couches poreuses ou compactes ...). Par ailleurs, la progression du front de réaction est elle-même complexe car le plus souvent irrégulière et source d'hétérogénéités.

Aussi, la difficulté pour modéliser l'ensemble de ces phénomènes réside non seulement dans leur couplage dans un cadre cohérent, mais également dans la description fidèle de l'évolution du front d'oxydation. Nous montrerons que la méthode de champ de phase est la mieux à même d'appréhender ces deux aspects dans un même formalisme, dans le cas de la croissance interne de l'oxyde de chrome Cr2O3 dans un acier inoxydable austénitique. En particulier, nous montrerons comment l'intrusion de l'oxyde dans un joint de grain de l'austénite peut générer des contraintes de traction susceptibles d'initier une fissure en avant du front mais également en surface.

Je conclurai avec quelques perspectives et ouvertures sur d'autres domaines, que la puissance de la méthode permet d'aborder.
Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi e-média
Bâtiment Léonard De Vinci - ENS Cachan
61, avenue du Président Wilson 94230 Cachan
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