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.

Une boucle d'optimisation permettant d'optimiser le traitement thermique vis-à-vis de la durée de vie en fatigue d'un disque de turbine haute pression en superalliage à base de nickel N18 a été construite. Cette boucle comporte trois calculs par éléments finis et un post-processing de la durée de vie. Le premier calcul est un calcul thermique qui permet de déterminer l'évolution de la température au cours du traitement thermique en tout point du disque. Le second est un calcul de microstructure qui donne les paramètres microstructuraux, c'est-à-dire le rayon équivalent et la fraction volumique des différentes populations de précipités, en fonction de l'évolution de la température simulée lors du premier calcul. Le troisième calcul consiste à obtenir la réponse mécanique du disque à la sollicitation qu'il subit en service, le comportement en chaque point de Gauss étant dépendant des paramètres microstructuraux résultant du traitement thermique. Afin de construire cette boucle, un modèle de précipitation a été implémenté dans le code ZeBuLoN et calibré pour le N18 à gros grains. De plus, l'influence de la microstructure fine sur le comportement et la résistance en fatigue a été étudiée au moyen d'essais mécaniques spécifiques conduits à 450°C. Ces essais ont montré que la microstructure intragranulaire n'a a priori pas d'influence sur la fonction de durée de vie développée pour les matériaux pour disque. Mais elle a par contre une influence très importante sur la limite d'élasticité du matériau, qui a elle-même une influence directe sur la contrainte moyenne au cycle stabilisé. Et la contrainte moyenne est l'un des paramètres clés gouvernant la résistance en fatigue du matériau. Un modèle multiéchelle a par ailleurs été construit afin de mieux comprendre le rôle de la microstructure fine sur le comportement en fatigue. La boucle d'optimisation intègre un modèle phénoménologique et montre qu'un refroidissement plus lent, aboutissant à une limite d'élasticité plus basse au point critique du disque, permet d'allonger la durée de vie. Cependant, la tenue à l'éclatement constitue aussi un critère dimensionnant du disque et celle-ci requiert quant à elle une bonne résistance mécanique du matériau.

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.

LES MECANISMES DE DEFORMATION A GRANDE VITESSE, INDUITS PAR CHOC LASER A TEMPERATURE AMBIANTE, SONT ANALYSES DANS DU WASPALOY MONOCRISTALLIN 001, SUPERALLIAGE BASE NICKEL DONT LA FRACTION VOLUMIQUE PRECIPITEE EST DE L'ORDRE DE 25 POUR-CENT. ILS SONT COMPARES AUX MODES DE DEFORMATION OBTENUS PAR SOLLICITATIONS CONVENTIONNELLES (QUASI-STATIQUES) ET PRESENTES DANS LA LITTERATURE. DEUX TAILLES DE PRECIPITES (25 NM ET 100 NM) ONT ETE ETUDIEES. L'OBSERVATION EN MICROSCOPIE OPTIQUE, LES PROFILS DE RUGOSITE ET LES MESURES LOCALES DES CONTRAINTES ONT REVELE L'HETEROGENEITE DU TRAITEMENT PAR CHOC LASER. L'ATTENUATION DE L'ONDE DE PRESSION DANS LE MATERIAU EST SIMULEE A L'AIDE D'UN CODE DE CALCUL HYDRODYNAMIQUE BIDIMENSIONNEL EFHYD. LES OBSERVATIONS METALLIQUES EFFECTUEES A DIFFERENTES PROFONDEURS SONT CORRELEES AUX CONTRAINTES SUBIES PAR LE MATERIAU ET CALCULEES PAR LE CODE. LES CONFIGURATIONS DE CISAILLEMENT DES PRECIPITES (NI#3AL) ONT ETE ETUDIEES EN UTILISANT LA TECHNIQUE DU CHAMP FAIBLE. LES OBSERVATIONS ONT MONTRE QUE LES PRECIPITES ETAIENT CISAILLES PAR DES CONFIGURATIONS FAISANT INTERVENIR DES DEFAUTS D'EMPILEMENT DE SUPERRESEAUX, PROCESSUS DE CISAILLEMENT JAMAIS RENCONTRE DANS LA LITTERATURE A DES TEMPERATURES EN DESSOUS D'UNE TEMPERATURE DE 700C. OR, CES DEFAUTS ONT ETE EGALEMENT OBSERVES, APRES TRACTION QUASI-STATIQUE A TEMPERATURE AMBIANTE, PAR LE WASPALOY. CONTRAIREMENT AUX IDEES RECUES, LA TEMPERATURE NE JOUE PAS UN ROLE MOTEUR POUR LA FORMATION DE CE DEFAUT. LES DEFAUTS D'EMPILEMENT DE SURSTRUCTURE OBTENUS APRES CHOC LASER SONT DE NATURE EXTRINSEQUE. CE RESULTAT EST COHERENT AVEC LA NATURE DES BOUCLES OBTENUS LORS D'UN ESSAI DE COMPRESSION A HAUTE TEMPERATURE

In the past twenty years, new experimental approaches, improved models and progress in simulation techniques brought new insights into long-standing issues concerning dislocation-based plasticity in crystalline materials. During this period, three-dimensional dislocation dynamics simulations appeared and reached maturity. Their objectives are to unravel the relation between individual and collective dislocation processes at the mesoscale, to establish connections with atom-scale studies of dislocation core properties and to bridge, in combination with modelling, the gap between defect properties and phenomenological continuum models for plastic flow. Dislocation dynamics simulations are becoming accessible to a wide range of users. This book presents to students and researchers in materials science and mechanical engineering a comprehensive coverage of the physical body of knowledge on which they are based. It includes classical studies, which are too often ignored, recent experimental and theoretical advances, as well as a discussion of selected applications on various topics.