Étude de la plasticité du monocristal de phase MAX par déformation aux petites échelles

Study of the single crystal plasticity of MAX phase by deformation at small scales

• Auteur / Autrice : Wilgens Sylvain
• Direction : Ludovic Thilly, Christophe Tromas, Anne Joulain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses, matériaux et composants
• Date : Soutenance le 06/12/2016
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Helena Van Swygenhoven
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Thilly, Christophe Tromas, Anne Joulain, Jean-Sébastien Micha
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Legros, Guy Dirras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hystérésis

Microscopie à force atomique

Essais de compression

Plasticité

Nanoindentation

Mots clés libres

Phase MAX

Ti2AlN

Indentation sphérique

Indentation Berkovich

Micro-Compression exsitu

Hystérèse

Compression in-Situ en synchrotron

Plasticité

Kink bands

Dislocations

Afm

Meb

Met

MAX phase

Ti2AlN

Spherical indentation

Berkovich indentation

Ex-Situ microcompression

Hysteretic behavior

In-Situ compression under synchrotron micro-Beam

Plasticity

Kink bands

Dislocations

Afm

Sem

Tem

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'étude de la déformation, à l'échelle microscopique, de la phase MAX Ti2AlN, synthétisée par métallurgie des poudres. Ce travail se divise en trois parties : une première dans laquelle l'accent a été mis sur l'hystérèse mécanique des phases MAX via des essais cyclés, en nanoindentation sphérique et compression ex-situ de micro-piliers, sur des grains d'orientations différentes déterminées par l'EBSD. Dans la deuxième nous nous sommes intéressés à la déformation de micropiliers via des essais de compression cyclés in-situ couplés à la micro-diffraction Laue. L'objectif a été d'analyser les taches diffraction au cours de la déformation du pilier afin de mettre en évidence les mécanismes de déformation élémentaires mis en jeu et d'observer les structures finales via des images MEB post-mortem des piliers. Enfin, une dernière dans laquelle l'objectif a été l'étude des mécanismes de déformation en température à l'échelle microscopique via des essais de nano-indentation allant jusqu'à 800°C. La caractérisation des lignes de glissement en surface et des configurations microstructurales sous l'empreinte a été réalisée par AFM et MET respectivement. Toutes les données recueillies par ces divers essais aux petites échelles, ont permis d'affiner notre compréhension des mécanismes de déformation du monocristal de phase MAX, notamment vis à vis des modèles usuellement proposés dans la littérature.

The thesis's goal is to study the deformation, at microscopic scale, of the MAX phase Ti2AlN synthesized by powder metallurgy. This work is divided into three parts: in the first part, the interest has been put on the hysteretic behavior of the MAX phases via cyclic mechanical solicitations, during spherical indentation tests and ex-situ compression of micro-pillars, on differently orientated grains beforehand determined by EBSD. In the second part, we were interested into the micro-pillar's deformation via insitu cyclic compression tests coupled with Laue micro-diffraction. The goal was to analyse the evolution diffraction lines during the pillar's deformation in order to highlight the elementary deformation mechanisms and to observe the finale structures via the post-mortem SEM imaging of the pillars. Finally, a last part was devoted to study the deformation mechanisms in temperature at microscopic scale via nano-indentation tests up to 800°C. The characterization of the slip lines on the surface has been revealed by AFM and that of t he microstructural configurations (dislocations) under the indent has been done by TEM. All data collected by these various tests at the small scales have refined our understanding of the deformation mechanisms of crystal MAX phase, particularly with respect to the models usually proposed in the literature.