Thèse soutenue

Comportement mécanique à température ambiante d’un revêtement de chrome déposé sur un substrat en alliage de zirconium
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Auteur / Autrice : Duc Vinh Nguyen
Direction : Lionel Gélébart
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des matériaux
Date : Soutenance le 11/01/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
Laboratoire : Laboratoire d'Etude du Comportement Mécanique des Matériaux (CEA, Saclay)
Jury : Président / Présidente : Guillaume Kermouche
Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Crépin, Dominique Leguillon, François Hild, François Willot, Jean-Christophe Brachet, Matthieu Le Saux
Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Crépin, Dominique Leguillon

Mots clés

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Résumé

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Le comportement mécanique d’un revêtement de chrome de 15 µm d’épaisseur déposé sur un substrat en alliage de zirconium par un procédé particulier de type dépôt physique en phase vapeur est étudié à température ambiante à l’aide de différentes techniques expérimentales à différentes échelles : essais « biaxés » consistant à appliquer simultanément une pression interne et un effort axial sur des tubes en alliage de Zr revêtus de Cr, essais de traction in situ sous MEB sur des plaquettes revêtues de Cr. La fissuration et la plasticité du revêtement sont étudiées par le biais de deux techniques principales : émission acoustique et corrélation d’images numériques. Il est montré que le revêtement de Cr fissure à 0,3-0,4% de déformation macroscopique, quand le substrat commence à plastifier. La densité de fissures augmente rapidement dans un premier temps puis plus lentement avant d’atteindre une saturation à environ 2% de déformation. La plasticité des pavés non fissurés du revêtement est mise en évidence. Aucune décohésion du revêtement n’est observée jusqu’à au moins 5% de déformation macroscopique. Les fissures, à la fois transgranulaires et intergranulaires, se propagent dans toute l’épaisseur du revêtement mais ne pénètrent pas significativement dans le substrat. Des simulationsnumériques avec la méthode FFT (code AMITEX_FFTP) sont effectuées afin de calculer le taux de restitution d’énergie critique du revêtement. Il est trouvé que la cinétique de fissuration du revêtement est fortement influencée par la plasticité du substrat. La saturation de la fissuration du revêtement est due à la localisation des déformations plastiques dans le substrat au fond des fissures. La démarche mise en place pourrait être appliquée pour étudier le comportement mécanique du revêtement de Cr quand la gaine est irradiée et/ou sollicitée à plus haute température (température en service notamment, i.e. 350°C).