Thèse soutenue

Mécanismes de déformation plastique près des joints de grains dans un alliage à moyenne entropie de CrCoNi

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Auteur / Autrice : Frederic Habiyaremye
Direction : Nabila MaloufiAntoine Guitton
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science des matériaux
Date : Soutenance le 08/03/2022
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
Jury : Président / Présidente : Stéphane Berbenni
Examinateurs / Examinatrices : Nabila Maloufi, Antoine Guitton, Christian Motz, Anna Fraczkiewicz, Jean-Philippe Couzinié
Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Motz, Anna Fraczkiewicz

Résumé

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Les interactions entre les dislocations et les joints de grains influencent de manière significative la résistance des matériaux métalliques, comme le prouve la célèbre relation de Hall-Petch. Cette dernière est particulièrement efficace dans l'alliage à moyenne entropie de CrCoNi, car cet alliage présente une pente de Hall-Petch plus élevée que la plupart des alliages conventionnels. Cependant, la relation suppose que tous les joints de grains sont de même type et répondent de la même manière aux dislocations entrantes, ce qui n'est pas vrai dans les matériaux polycristallins. Par conséquent, la compréhension des interactions entre les dislocations et les différents joints de grains dans les alliages à entropie moyenne CrCoNi est très importante pour la conception de joints de grains optimisés, mais aussi pour améliorer la performance des alliages technique. Cette thèse a utilisé « accurate electron channeling contrast imaging » pour examiner l'évolution de la microstructure avant et après la nanoindentation d'échantillons monocrystallin et polycristallin de l’alliage de CrCoNi. De plus, des calculs numériques d'élasticité et des simulations atomistiques ont été utilisés pour accéder à des cas non disponibles dans les expériences. Les résultats ont révélé que les mécanismes responsables de la plasticité naissante sont la nucléation homogène et hétérogène des dislocations, qui sont contrôlées par la distance entre l'axe d'indentation et la dislocation la plus proche et différentes configurations de dislocations. Les dislocations nucléées s'empilent le long de plans de glissement spécifiques aux cubique face centrées jusqu'à ce qu'elles rencontrent les joints de grains. Le grain à faible angle accommode de la plasticité en bloquant et en absorbant les dislocations du réseau entrant ainsi que le mouvement collectif de ses dislocations constitutives. De même, les macles s'accommodent de la plasticité en bloquant et en absorbant les dislocations. De plus, le glissement a été transféré d'un grain à l'autre à proximité de la macle. Les résultats de cette thèse apportent un nouvel éclairage sur la plasticité intragranulaire et les interactions des dislocations du réseau avec les joints de grain à faible angle et les macles, ainsi que sur leurs réponses micromécaniques respectives dans les matériaux métalliques, en particulier les alliages à moyenne et haute entropie