Influence de la microstructure et du mode de sollicitation sur l'irréversibilité du glissement des dislocations lors d'une sollicitation mécanique cyclique

Influence microstructure and mode of request on the irreversibility of the slip of the dislocations at the time of a cyclic mechanical request

• Auteur / Autrice : Mahmoud Kachit
• Direction : Jean-Yves Buffière, Éric Maire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rupture, Mécanique de la

Processus irréversibles

Matériaux -- Fatigue

Dislocations dans les métaux

Résumé

La rupture des pièces métalliques en fatigue peut être associée à une densité critique de dislocations. En effet lors de l'application d'une charge cyclique, certaines des dislocations mises en mouvement par la contrainte ne disparaissent pas et s'accumulent. La quantification de l'irréversibilité du mouvement des dislocations, c'est à dire du taux d'accroissement de la densité de dislocations lors d'un cyclage mécanique, est donc la clé d'une prédiction de la durée de vie. Nous avons mis en œuvre des mesures de caractérisation microplastique et de suivi des reliefs de surface par AFM lors d'un cyclage mécanique de matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées. Bien que ces deux techniques correspondent à une caractérisation du matériau à deux échelles très différentes - macroscopique dans le premier cas et locale dans le second - elles se sont révélées fructueuses pour l'étude de l'irréversibilité de glissement des dislocations. La première d'entre elles repose sur la caractérisation du domaine microplastique à l'aide d'une machine sans frottement conçue au laboratoire. Elle permet, au cours d'un chargement monotone ou cyclique, de suivre de façon indirecte l'évolution de la densité des dislocations dans un matériau. La deuxième technique consiste à suivre par microscopie à force atomique (AFM) la hauteur des reliefs de surface au cours d'un essai de fatigue. Cette technique, plus locale que la précédente, permet de mesurer le nombre de dislocations cumulées dans chacune des bandes étudiées. A partir des mesures fournies par ces deux techniques nous déterminons un facteur d'irréversibilité du glissement des dislocations f* lors du cyclage. L'effet des paramètres de cyclage (Niveau et nature de la contrainte cyclique, type de matériau) sur l'évolution de f* en fonction du nombre de cycles N est présenté.

The goal of this study is to help to predict lasted of life of machine parts subjected to a cyclic request starting from a preliminary characterization of material. The rupture of the metal parts by cracking can be associated a critical density of dislocations. Starting from an initial state each cycle puts moving a quantifiable number of dislocations. Some of this dislocations do not disappear at the end from the cycle and accumulate while making grow the density of dislocations. The quantification of the irreversibility of the movement of dislocations, i. E. The increase in the density of dislocations, is thus the key of a prediction of the lasted of life.