Relaxation des contraintes sous irradiation dans les superalliages base nickel

• Auteur / Autrice : CHRISTOPHE GETREY
• Direction : Thierry Magnin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Cette etude a porte sur le comportement en relaxation sous irradiation neutronique a 315\c de superalliages susceptibles d'etre utilises comme ressorts de maintien de l'assemblage combustible des reacteurs a eau pressurisee. Il s'agit principalement de superalliages base nickel industriels durcis par precipitation de phases gamma seconde et/ou gamma prime qui ont ete selectionnes en raison de leur tres haute limite d'elasticite. La premiere partie de cette etude a consiste a analyser en fonction de la dose d'irradiation, de la composition et de l'etat metallurgique des alliages les resultats des essais de relaxation en flexion trois points qui ont ete realises dans les reacteurs experimentaux siloe et osiris. Cette analyse montre que contrairement a la relaxation thermique, la relaxation sous irradiation est progressive et se caracterise par une absence de saturation et une dependance lineaire en contrainte. De plus la relaxation des alliages 718 qui ont ete irradies jusqu'a de tres fortes doses (60 10 2 0 n/cm 2) a pu etre decomposee en un stade transitoire rapide et un stade quasi stationnaire plus lent et lineaire en dose, la transition cinetique entre ces deux regimes se produisant vers 15 10 2 0 n/cm 2. Dans une seconde partie, des examens m. E. T. Ont ete entrepris sur materiaux irradies pour tenter de determiner les mecanismes a l'origine de tels comportements. Ces examens ont permis de mettre en evidence la formation sous irradiation de boucles fautees de type frank situees dans les plans denses de la structure c. F. C. De la matrice des differents alliages. L'absence d'anisotropie de repartition des boucles entre les differents plans conduit a rejeter un mecanisme de germination preferentielle induite par la contrainte mais les correlations etablies entre les densites et les tailles de boucles et la vitesse de deformation plastique associee a la relaxation sous irradiation tendent a accrediter un mecanisme de fluage d'irradiation impliquant la montee des dislocations. D'autre part, l'irradiation conduit a la perte de coherence des particules gamma seconde et a leur disparition par mise en desordre et/ou par dissolution et ces phenomenes semblent correspondre a la transition cinetique observee sur l'alliage 718. Dans une derniere partie, nous avons donc developpe un modele de fluage d'irradiation base sur l'interaction entre les defauts ponctuels crees par l'irradiation et le champ de contrainte de gamma seconde. Ce modele permet de rendre compte de l'existence du stade transitoire rapide de relaxation et egalement d'expliquer la bonne tenue a la relaxation des superalliages riches en molybdene tels que les 625, 725 et 718 recharge en mo.