Etude microstructurale et micromécanique de tubes en acier ODS transformés par laminage à pas de pèlerin

Microstructural and micromechanical study of ODS steel tubes transformed by cold pilgering

• Auteur / Autrice : Elena Vakhitova
• Direction : Denis Sornin, Manuel François
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique, Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 26/11/2018
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement public à caractère industriel et commercial : CEA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Roland Logé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manuel François, Roland Logé, Sophie Berveiller, Damien Fabrègue, Monique Gaspérini, Naoko Oono-Hori
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sophie Berveiller, Damien Fabrègue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Texture (cristallographie)

Analyse EBSD

Acier -- Traitement thermique

Laminage

Mots clés libres

ODS

Laminage à pas de pelerin

Acier -- traitement thermique

Texture (cristallographie)

Analyse EBSD

ODS

Cold pilgering

Steel--heat treatment

Texture (crystallography)

EBSD analysis

Résumé

Ce projet est dédié au développement de matériaux de gainage pour le Réacteur à Neutrons Rapides refroidis au sodium (RNR-Na). L'étude se concentre sur les propriétés mécaniques et microstructurales de tubes en acier ferritique/martensitique 9wt%Cr, renforcé par dispersion d’oxydes (ODS) et mis en forme par laminage à pas de pèlerin. L’objectif de ce projet est d’identifier les relations entre les paramètres thermomécaniques du processus de fabrication industrielle et les propriétés du matériau dans son état final. L’étude a été effectué par une approche expérimentale pour analyser l’évolution des propriétés du matériau à chaque étape de sa production : filage à chaud d’une ébauche à partir de l’état de poudre, réduction de la section de tube par plusieurs passes de laminage, traitement thermique intermédiaire entre chaque passe de laminage et traitement thermique final. Par une analyse précise des évolutions microstructurales et mécaniques au cours du laminage à froid, des données fondamentales ont été obtenues pour le développement des séquences de mis en forme à froid des aciers ODS. La découverte d'un phénomène inattendu d’héritage de texture au cours des traitements thermiques met en évidence l'effet particulier des nano-phases dans le changement de phase des aciers inoxydables ODS 9%Cr.Le code ViscoPlastique Auto-Cohérent (VPSC) est appliqué pour simuler l'évolution de la texture et des propriétés mécaniques macroscopiques lors du laminage. Ceci permet de relier la microstructure aux paramètres du procédé et de faciliter l’optimisation des paramètres de fabrication.

This project is dedicated to the development of fuel cladding materials for Gen-IV Sodium-cooled Fast Reactor (SFR). The study focuses on the mechanical and microstructural properties of 9wt%Cr ferritic/martensitic Oxide Dispersion Strengthened (ODS) steel tubes transformed by cold pilgering. The aim of this project is to identify the relationships between the thermomechanical parameters of the industrial manufacturing process and the properties of the material in its final state. The study was carried out by an experimental approach to analyze the evolution of the properties of the material at each stage of its production: hot extrusion of a tube from the pre-alloyed powder mixture; reduction of the tube section by several rolling passes; intermediate heat treatment between each rolling pass and the final heat treatment. By a precise analysis of the microstructural and mechanical evolutions during cold rolling, fundamental data were obtained for the development of cold forming sequences of ODS steels. The discovery of an unexpected phenomenon of texture inheritance during thermal treatments highlights the particular effect of the nano-phases in the phase transition of the 9% Cr stainless ODS steels.The Viscoplastic Self-Consistent code (VPSC) is applied to simulate the evolution of texture and macroscopic mechanical properties during rolling. The link between microstructure and process parameters help the optimization of manufacturing parameters.