Comportement en fatigue d'un alliage à base de nickel à gros grains : mécanismes de déformation et d'endommagement liés à la cristallographie

Fatigue behaviour of a coarse grain nickel based alloy damage and deformation mechanisms related to cristallography

• Auteur / Autrice : Jean-Noël Vincent
• Direction : Directeur de thèse inconnu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Rhéologie

Cristallographie

Mots clés libres

Fatigue (amorçage, propagation)

Base Ni (superalliage)

Résumé

L’étude des propriétés de fatigue du MarM 004 alliage de fonderie à base de nickel durci par précipitation a révélé une faible résistance à l’amorçage et une bonne tenue à la propagation des fissures. La limite de fatigue est très basse et un seuil de fissuration existe qui est particulièrement marqué à chaud sous air. La déformation plastique cyclique est accommodée par la multiplication de bandes de glissement persistantes selon une loi de mélange. L’amorçage des fissures se produit ensuite dans une zone proche des joints de grains. Une modélisation rhéologique des éprouvettes lisses a pu être réalisée, elle rend compte de l’anisotropie du comportement cyclique du multicristal. Aux faibles vitesses de propagation le fissures prennent un aspect cristallographique, elles sont, soit planes en présence d’oxydation, soit constituées de facettes présentant une rugosité très élevée. Des mesures de fermeture des fissures permettent d’établir une loi de fissuration intrinsèque au matériau et de supprimer le phénomène de seuil lorsqu’il est dû à la rugosité. En présence d’oxydation, un collage des surfaces de rupture arrête la propagation par déchargement de la pointe de la fissure. Un calcul basé sur la déformation dans les bandes de glissement explique l’impossibilité de créer des facettes dans ces conditions.

Fatigue behavior coarse grain Ni based alloy: influence of crystallography on deformation and damage mechanisms. Precipitation hardened Ni base superalloy MarM 004 has been studied. It exhibits a low resistance to low cycle fatigue and a good resistance to crack growth. Its fatigue limit is very low and crack growth threshold appears which is particularly well defined at high temperature in air. The cyclic plastic strain is accommodated by multiplication of Persistent Slip Bands which obeys a two phases law. Cracks initiate near grain boundaries. A rheological model of smooth specimens has been proposed which takes into account the anisotropy of this so-called multi-crystal. At low crack growth rates crack surfaces exhibit a crystallographic aspect which is either planar like under oxidizing conditions or constituted by high roughness facets. Crack closure has been measured which enables to establish an intrinsic crack growth law and to rationalize the roughness-induced threshold. Under oxidation conditions crack surfaces stick to each other so that the crack stops growing by crack tip unloading. A calculation based on PSB strain shows that no facet can appear under such conditions.