Thèse soutenue

Mécanismes d'endommagement en fatigue-corrosion d’un acier à très haute résistance mécanique
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Auteur / Autrice : Camille Rousseau
Direction : Nicolas SaintierMohamed El MayAbdelali Oudriss
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
Date : Soutenance le 27/09/2021
Etablissement(s) : Paris, HESAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux - Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
Equipe de recherche : DuMAS : Durabilité des Matériaux, Assemblages et Structures
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
Jury : Président / Présidente : Eric Andrieu
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Saintier, Mohamed El May, Abdelali Oudriss, Gilbert Hénaff, Marion Fregonese, Vincent Vignal, Xavier Feaugas
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilbert Hénaff, Marion Fregonese

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Pour répondre aux exigences mécaniques de l’arbre de turbine basse pression des moteurs LEAP, Safran Aircraft Engines a développé l’acier martensitique ML340. Grâce à la coprécipitation intermétallique-carbure, ce dernier dispose d’une très haute résistance mécanique mais est sensible aux effets de l’environnement, et plus particulièrement à la corrosion par piqûres. Cette étude vise alors à identifier des leviers d’amélioration vis-à-vis de la prise en compte de ces défauts de surface lors du dimensionnement en fatigue, et vis-à-vis des mesures de prévention et protection mises en œuvre pour limiter leur apparition. Dans cet objectif, une caractérisation de la microstructure et des propriétés mécaniques de l’acier ML340, ainsi que de sa sensibilité à la corrosion et à l’hydrogène, a d’abord permis de mettre en évidence des interactions fortes matériau-environnement susceptibles de favoriser l’amorçage de fissures en fatigue. Des essais de fatigue uniaxiale (R=0) en milieu NaCl, conduits à différentes fréquences, ont ensuite permis de quantifier l’effet de la corrosion sur la tenue en fatigue de l’acier ML340, d’identifier des effets de synergies entre microstructure, chargement mécanique et corrosion, et enfin de questionner l’implication de l’hydrogène dans les processus d’amorçage et propagation de fissures. Un scénario d’endommagement en fatigue-corrosion a alors été établi et simplifié en étapes élémentaires. Sur cette base, un modèle prévisionnel analytique a finalement été proposé. Il permet une estimation fiable de la durée de vie en fatigue-corrosion avec notamment la prise en compte des effets de fréquence observés expérimentalement.-------------------------------------------------------