AFIN D'AMELIORER LA RESISTANCE A LA PROPAGATION DES FISSURES EN FATIGUE DANS LES ALLIAGES POUR DISQUES, NOUS AVONS ETUDIE, SUR L'ASTROLOY ELABORE PAR METALLURGIE DES POUDRES, A LA FOIS LES CONDITIONS DE FORMATION DES JOINTS DE GRAINS DENTELES ET LES CONSEQUENCES DE CE CHANGEMENT DE MICROSTRUCTURE SUR LA RESISTANCE A LA FISSURATION SOUS AIR A 750 DEGRES CELSIUS. L'ONDULATION DES JOINTS DE GRAINS EST OBTENUE PAR UN TRAITEMENT DE TYPE SUPERSOLVUS SUIVI D'UN REFROIDISSEMENT LENT. L'AMPLITUDE DES DENTELURES, QUI EST FONCTION DE LA CINETIQUE DE CROISSANCE DES GAMMA PRIME PRIMAIRES POUSSANT LE JOINT DE GRAINS, PEUT ETRE CONTROLEE EN AJUSTANT LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT, AINSI QUE LA TEMPERATURE DE DEBUT ET DE FIN DE REFROIDISSEMENT AU FOUR. LES CONDITIONS DE PRECIPITATION IMPOSEES PAR LE REFROIDISSEMENT LENT, FAVORISENT LA CROISSANCE DENDRITIQUE DES GAMMA PRIME PRIMAIRES. CES MEMES CONDITIONS RENDENT AUSSI POSSIBLE, PRES DES JOINTS GENERAUX, LA PRECIPITATION DU GAMMA PRIME ASSOCIE AUX DENTELURES PAR REACTION DISCONTINUE. EN PLASTICITE GENERALISE, LA MICROSTRUCTURE A JOINTS DE GRAINS DENTELES SE REVELE PLUS DUCTILE QUE LA MICROSTRUCTURE JOINTS DE GRAINS LISSES EN FLUAGE MAIS PAS EN TRACTION. EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE, LA DEFORMATION EST ACCOMMODEE DE FACON PLUS HOMOGENE SUR L'ECHANTILLON A JOINTS DENTELES, COMPORTANT DES PARTICULES GROSSIERES, QUE SUR CELUI A JOINTS DENTELES ONT TOUJOURS UNE RESISTANCE A LA FISSURATION SUPERIEURE A CELLE DES ECHANTILLONS A JOINTS LISSES. DANS LES CONDITIONS DE FATIGUE-FLUAGE, LES ECHANTILLONS A JOINTS LISSES. ON ASSOCIE CE COMPORTEMENT A UNE PLUS GRANDE HOMOGENEITE DE LA DEFORMATION DANS LE MATERIAU A JOINTS DENTELES. AU-DELA D'UN CERTAIN SEUIL, L'AUGMENTATION DE L'AMPLITUDE DES DENTELURES NE MODIFIE PAS LA VITESSE DE FISSURATION. CELA POURRAIT S'EXPLIQUER PAR LA PRESENCE DANS CHAQUE MICROSTRUCTURE D'UNE FRACTION VOLUMIQUE DE GAMMA PRIME GROSSIERS A PEU PRES EQUIVALENTE. CEPENDANT LA MODE DE FISSURATION EVOLUE D'INTERGRANULAIRE A TRANSGRANULAIRE POUR DES AMPLITUDES DE DENTELURES CROISSANTES

Ce travail est consacré à l'étude de l'ingénierie des joints de grains dans les superalliages à base de Nickel pour disques de turbines aéronautiques. L'ingénierie des joints de grains a montré son efficacité dans l'amélioration des propriétés en fatigue et en fluage dans certains alliages de cuivre et de nickel. Cette amélioration est obtenue en réalisant une succession de déformations à température ambiante séparées par des traitement thermiques. Ce traitement a pour objectif de modifier la distribution du réseau de joints de grains. L'objectif de l'étude est d'adapter ces traitements au procédé du forgeage à haute température des superalliages. Une étude expérimentale est menée pour mettre en évidence l'influence des paramètres de forgeage sur les caractéristiques du réseau de joints de grains. La caractérisation de ce réseau est faite grâce à la réalisation de cartographies d'orientations cristallographiques par EBSD. Une méthode de caractérisation innovante basée sur la discrétisation des cartographies en réseaux de points triples est proposée. Cette méthode permet d'analyser la connectivité du réseau de joints de grains en vue d'une corrélation avec les propriétés mécaniques.

L'alliage N19 est un superalliage base nickel, élaboré par métallurgie des poudres, qui a été développé récemment en vue d'une application pour disques de turbine aéronautique. L'objectif de cette étude est d'optimiser la microstructure de cet alliage en agissant sur les paramètres de traitements thermiques pour améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage. Une bonne compréhension des relations entre les paramètres de traitements thermiques et la microstructure, d'une part, et, des relations entre la microstructure et les propriétés mécaniques, d'autre part, est donc nécessaire. De nombreux traitements thermiques ont été appliqués à l'alliage N19 pour évaluer l'effet de la température de mise en solution, des conditions de refroidissement et de la température de revenu sur la taille de grains, et sur la taille et la distribution des précipités gamma prime. L'observation des microstructures en microscopie électronique à balayage et en transmission a permis d'évaluer l'effet des différentes étapes du traitement thermique sur les caractéristiques microstructurales de l'alliage. L'effet de ces modifications microstructurales sur la vitesse de propagation de fissure en fatigue-fluage à 650°C a été étudié. Les résultats de ces essais de propagation de fissure en fatigue-fluage ont été analysés à l'aide d'essais de comportement en fatigue-relaxation. Une synthèse des différentes propriétés mécaniques de l'alliage en fonction des paramètres de traitements thermiques et des caractéristiques microstructurales a été proposée.

L’objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension des mécanismes de déformation contrôlant le fluage à haute température des superalliages polycristallins à base de nickel, en particulier aux joints de grains. A cette fin, une technique de microextensométrie, utilisant une microgrille déposée à la surface du matériau par microlithographie, a été développée et optimisée pour un usage à haute température. Des relations entre microstructure de précipitation, distribution des déformations intragranulaires et déformations intergranulaires ont été établies. Globalement, il ressort de cette étude que dans les conditions de sollicitation maximisant la contribution du glissement intergranulaire (température et contrainte faibles), la distribution des déformations à l’intérieur des grains et les caractéristiques des joints de grains influent sur l’amplitude du glissement aux joints de grains.

LA SONDE ATOMIQUE ET LA MICROSCOPIE ELECTRONIQUE ONT ETE UTILISEES PARALLELEMENT AFIN D'ETUDIER LA MICROSTRUCTURE ET LA COMPOSITION DES JOINTS DE GRAINS RECTILIGNES ET DENTELES D'UN SUPERALLIAGE A BASE NICKEL ASTROLOY. LES MICROANALYSES A LA SONDE ATOMIQUE ONT REVELE UNE SEGREGATION DE BORE, MOLYBDENE ET UN PEU DE CARBONE AUX JOINTS HOMOPHASES OU HETEROPHASES, DENTELES OU RECTILIGNES. UN IMPORTANT ENRICHISSEMENT EN CHROME EST EGALEMENT OBSERVE AUX JOINTS '/'. LA QUANTIFICATION DE LA SEGREGATION INTERGRANULAIRE A PU ETRE REALISEE EN UTILISANT LA SONDE ATOMIQUE TOMOGRAPHIQUE. L'EPAISSEUR DE LA ZONE SEGREGEE A PU ETRE ESTIMEE A ENVIRON 5A POUR LES JOINTS DENTELES. LES MECANISMES DE SEGREGATION ONT ETE ETUDIES. EN DECOMPOSANT ETAPE PAR ETAPE LE TRAITEMENT THERMIQUE, NOUS AVONS MONTRE QUE LA MAJEURE PARTIE DE LA SEGREGATION INTERGRANULAIRE AVAIT LIEU PENDANT LE REFROIDISSEMENT ENTRE 1150C ET 800C. CONCERNANT LA COMPARAISON ENTRE JOINTS RECTILIGNES ET JOINTS DENTELES, LES TAUX DE SEGREGATION PAR UNITE DE SURFACE SONT LES MEMES. SEUL UN CHANGEMENT DANS LA REPARTITION SPATIAL DES ATOMES AU JOINT A ETE OBSERVE. UNE ETUDE DES INTERFACES /' ET DE LA COMPOSITION DE LA PHASE DANS UN SUPERALLIAGE MONOCRISTALLIN (MC2) FLUE NOUS A PERMIS DE PROPOSER UNE INTERPRETATION DE LA FORMATION DES PLAQUETTES ' SOUS CONTRAINTE