Le MC2 est un superalliage base nickel monocristallin constitué d'une matrice austénitique gamma renforcée par des précipités intermétalliques ordonnés gamma'. Cet alliage est couramment utilisé pour des applications à très haute température telles que les aubes de turbines. Son comportement aux très hautes températures est ici étudié en abordant deux aspects. Une modification du comportement en fluage anisotherme à 1150°C, où apparaissent une augmentation de la vitesse de fluage et une diminution de la durée de vie, ainsi qu'une direction de coalescence orientée des radeaux à 45° de la contrainte appliquée. Des essais de fluage isothermes et anisothermes à 1150°C, 1100°C et 950°C ont été réalisés et comparés à des simulations par éléments finis. Les microstructures obtenues ont été observées en microscopie électronique en balayage et à transmission. Nous proposons des mécanismes qui s'appuient sur la dissolution des radeaux, la montée des dislocations et des échanges de lacunes

A superalloy, or high-performance alloy, is an alloy that exhibits excellent mechanical strength at high temperatures. Superalloy development has been driven primarily by the aerospace and power industries. This compilation of papers from the Twelfth International Symposium on Superalloys, held from September 9-13, 2012, offers the most recent technical information on this class of materials.

Nickel Base Single Crystals Across Length Scales is addresses the most advanced knowledge in metallurgy and computational mechanics and how they are applied to superalloys used as bare materials or with a thermal barrier coating system. Joining both aspects, the book helps readers understand the mechanisms driving properties and their evolution from fundamental to application level. These guidelines are helpful for students and researchers who wish to understand issues and solutions, optimize materials, and model them in a cross-check analysis, from the atomistic to component scale. The book is useful for students and engineers as it explores processing, characterization and design. - Provides an up-to-date overview on the field of superalloys - Covers the relationship between microstructural evolution and mechanical behavior at high temperatures - Discusses both basic and advanced modeling and characterization techniques - Includes case studies that illustrate the application of techniques presented in the book

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.

L'ETUDE PRESENTEE ICI VISE A CARACTERISER LE COMPORTEMENT EN FLUAGE D'UN SUPERALLIAGE FORGE POUR DISQUES DE TURBOMACHINES, L'UDIMET 720, A UNE TEMPERATURE DE 850\C. UNE APPROCHE ORIGINALE, METTANT EN UVRE DES EPROUVETTES A SECTIONS UTILES MULTIPLES, A PERMIS DE CARACTERISER LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE L'ALLIAGE EN FLUAGE, MAIS EGALEMENT DE PROCEDER A UNE ETUDE SYSTEMATIQUE DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT INTERVENANT A HAUTE TEMPERATURE. LA CONTRIBUTION DES EFFETS D'ENVIRONNEMENT AU COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE DE L'ALLIAGE A ETE MISE EN EVIDENCE PAR LE BIAIS D'ESSAIS DE FLUAGE REALISES SOUS VIDE SECONDAIRE, OU SUR DES MICRO-EPROUVETTES A SECTION UTILE REDUITE. LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT INTERVENANT EN FLUAGE ONT ETE IDENTIFIES SUR LA BASE D'OBSERVATIONS METALLOGRAPHIQUES D'EPROUVETTES ROMPUES EN FLUAGE OU PARTIELLEMENT ENDOMMAGEES. TROIS MECANISMES ONT PU ETRE IDENTIFIES : UN MECANISME D'OXYDATION SUPERFICIELLE DE L'ALLIAGE, UN MECANISME D'OXYDATION PREFERENTIELLE DES JOINTS DE GRAINS DE L'ALLIAGE, FORTEMENT COUPLE AVEC LE CHARGEMENT MECANIQUE, ET UN MECANISME DE COALESCENCE DES PRECIPITES DE LA PHASE DURCISSANTE RENFORCANT UNIFORMEMENT LA MATRICE DE L'ALLIAGE. LA DEMARCHE ADOPTEE NOUS A PERMIS DE DETERMINER, POUR CHACUN DE CES MECANISMES, UNE CINETIQUE D'EVOLUTION ET DE QUANTIFIER LES COUPLAGES EXISTANT ENTRE LES EVOLUTIONS MICROSTRUCTURALES DE L'ALLIAGE ET LE CHARGEMENT MECANIQUE. A PARTIR DES LOIS D'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT INDUIT PAR CHACUN DE CES MECANISMES, ON PROPOSE UNE MODELISATION PHENOMENOLOGIQUE DU COMPORTEMENT ET DE L'ENDOMMAGEMENT DE L'UDIMET 720 SOLLICITE EN FLUAGE. LE MODELE PERMET DE DECRIRE LE COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE EN FLUAGE, JUSQU'A RUPTURE, D'UNE EPROUVETTE DE GEOMETRIE SIMPLE. LA MODELISATION PROPOSEE PERMET DE DEGAGER DES REGLES POUR LE DIMENSIONNEMENT DE PIECES, ET DE METTRE EN EVIDENCE LES PARAMETRES MICROSTRUCTURAUX POUVANT ETRE OPTIMISES POUR AMELIORER LA RESISTANCE EN FLUAGE DES SUPERALLIAGES A BASE DE NICKEL.

CE TRAVAIL CONCERNE UN SUPERALLIAGE BASE NICKEL DE LA DERNIERE GENERATION (LE MC2) ELABORE PAR L'ONERA. C'EST UN MATERIAU BIPHASE /' DONT LA PHASE DURCISSANTE ', ORDONNEE DE STRUCTURE L1#2 A LA FORME DE CUBES DE 0,4M D'ARETE. LA PHASE QUI EST DESORDONNEE ENVELOPPE LA PHASE '. LA TECHNIQUE UTILISEE EST LA DEFORMATION IN SITU DANS UN MICROSCOPE ELECTRONIQUE QUI PERMET D'OBSERVER LES EVOLUTIONS DE LA MICROSTRUCTURE DE DISLOCATIONS SOUS CONTRAINTE ET EN TEMPERATURE. POUR EVALUER LA CONTRIBUTION DE LA PHASE A LA RESISTANCE DU BIPHASE, UN MATERIAU DE MEME COMPOSITION ( MONOPHASE) A ETE ELABORE ET ETUDIE PAR DIFFERENTES TECHNIQUES. NOUS MONTRONS QUE CETTE PHASE SE DEFORME A 20C PAR DES EMPILEMENTS DE DIZAINES DE DISLOCATIONS QUI SONT LA SIGNATURE D'UNE FORCE DE FICTION IMPORTANTE DE L'ORDRE DE 2,2 FOIS LA LIMITE D'ELASTICITE. A HAUTE TEMPERATURE LA DEFORMATION DE CETTE PHASE EST BEAUCOUP PLUS HOMOGENE. L'ETUDE PAR CETTE TECHNIQUE DU MATERIAU BIPHASE A DONNE DES RENSEIGNEMENTS SUR LA CINETIQUE DE MECANISMES DEJA SIGNALES DANS LA LITTERATURE (PAR EXEMPLE LE CISAILLEMENT DES PRECIPITES PAR DES SUPERSCHOCLEYS). ELLE A AUSSI PERMIS DE DECOUVRIR DES MECANISMES NOUVEAUX: ? LA FORMATION, A 20C, D'EMPILEMENTS DE DISLOCATIONS SUR LES INTERFACES ET A L'ENTREE DES COULOIRS DE MATRICE LES PLUS ETROITS ; ? LA MULTIPLICATION DES DISLOCATIONS, A 850C, PAR FORMATION DE BOUCLES PAR GLISSEMENT DEVIE DES PARTIES VIS. LES CONTRAINTES CRITIQUES DANS LES DIFFERENTS LIEUX DE RESISTANCE DE CE MATERIAU ONT ETE EVALUEES ET LA FLEXIBILITE DES DISLOCATIONS A ETE CALCULEE. LA CONTRAINTE EFFECTIVE AGISSANT SUR CES DISLOCATIONS COMPREND, A HAUTE TEMPERATURE, UNE COMPOSANTE DUE AU DESACCORD PARAMETRIQUE ENTRE LES PHASES ET '. CETTE COMPOSANTE A AUSSI ETE EVALUEE PAR UN CALCUL AUX ELEMENTS FINIS QUI TIENT COMPTE DE LA MORPHOLOGIE REELLE DE CE MATERIAU BIPHASE

DES ESSAIS DE FLUAGE EN TRACTION ONT ETE REALISES SUR LE SUPERALLIAGE MONOCRISTALLIN A BASE NICKEL CMSX-2, T.T. ONERA, 001, DANS LE BUT D'ETUDIER LE COMPORTEMENT MECANIQUE A CHAUD DE CE MATERIAU. A PARTIR DES LOIS MATHEMATIQUES DE FLUAGE ET DE RELAXATION DE LA CONTRAINTE, UN MODELE UNITAIRE DE COMPORTEMENT A ETE PROPOSE. L'EXAMEN PAR M.E.T. DES MICROSTRUCTURES FLUEES A PERMIS D'APPORTER UNE SIGNIFICATION PHYSIQUE AUX DIFFERENTS PARAMETRES DE LA LOI ET D'ESQUISSER UNE CARTOGRAPHIE DES MECANISMES PARTICIPANT A LA DEFORMATION, POUR DE FAIBLES TAUX PRECEDANT TOUTE COALESCENCE PRONONCEE DES PRECIPITES. DES EFFETS DE LA COMPOSITION CHIMIQUE, DES SOLLICITATIONS ET DES CARACTERISTIQUES DES PRECIPITES DURCISSANTS SUR LA TENUE EN FLUAGE DU CMSX-2 ONT ALORS ETE EXAMINES A LA FOIS SUR LE PLAN CINETIQUE ET SUR CELUI DES MECANISMES. CERTAINS COUPLAGES ENTRE LES DIFFERENTS EFFETS SONT APPARUS ENTRAINANT DE NOUVELLES REPARTITIONS DES MECANISMES DE DEFORMATION. L'ASYMETRIE TRACTION/COMPRESSION DU COMPORTEMENT EN FLUAGE, REVELEE PAR LA COMPARAISON DES MESURES DE VITESSES QUASI STATIONNAIRES, A EGALEMENT PU ETRE ASSOCIEE A DES DIFFERENCES DE MICROSTRUCTURES APRES DEFORMATION. DES ESSAIS DE FLUAGE EN CISAILLEMENT ONT MIS EN EVIDENCE LE ROLE DECISIF JOUE PAR LES PRECIPITES SUR LA REDISTRIBUTION LOCALE DU CHAMP DE CONTRAINTES MACROSCOPIQUE. CE DERNIER POINT A SOULIGNE UNE FOIS DE PLUS L'INTERET D'UNE ETUDE PLUS FONDAMENTALE DES INTERFACES GAMMA/GAMMA PRIME: L'ELABORATION PAR LA TECHNIQUE DE SOUDAGE-DIFFUSION ET LA CARACTERISATION D'INTERFACES SYNTHETIQUES ONT ETE ABORDEES DANS CETTE PERSPECTIVE