Dissertations / Theses: 'Acier inoxydable 316'

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El, Kheloui Ahmed. "Etude de la susceptibilité à la corrosion sous contrainte d'aciers inoxydables AISI 304 et AISI 316 dans l'acide nitrique bouillant en présence de chlorures." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10576.

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Hermant, Alexandre. "Evolutions microstructurales d’un acier inoxydable austénitique (316 Nb) au cours de sollicitations thermomécaniques représentatives de différents procédés de forgeage." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM081.

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Abstract:

Les travaux de thèse ont permis de consolider et de compléter les connaissances sur les mécanismes de déformation et les évolutions microstructurales à chaud d’un acier inoxydable austénitique 316Nb. Comprendre la variation du comportement microstructural observée sur différentes pièces obtenues par forge libre permettra de pérenniser les connaissances et d’optimiser les gammes de forgeage. Du fait d’une variabilité de l’état de recristallisation, mise en évidence sur des pièces d’essai, et de son impact sur les propriétés mécaniques, des traitements thermomécaniques simplifiés sont réalisés en laboratoire afin de comprendre la genèse de ces différents états métallurgiques. L’influence de la température, du taux et de la vitesse de déformation ainsi que de la vitesse de refroidissement après l’essai (distinction entre les mécanismes dynamiques et post-dynamiques) est tout d’abord étudiée. De multiples passes de déformation, dans des conditions isothermes et anisothermes, sont ensuite appliquées afin de suivre les évolutions post-dynamiques de la microstructure entre les passes. Le rôle du traitement thermique post-déformation sur la microstructure (recristallisation statique) est étudié. Enfin, l’effet de la microstructure initiale, en termes de taille de grains et de composition chimique, notamment la teneur en niobium en solution solide, a été considéré.La recristallisation dynamique ne domine pas l’évolution de la microstructure, de par notamment une restauration dynamique avancée et une taille de grains élevée. Néanmoins, aux hautes températures et pour de faibles taux de déformation, une migration dynamique des joints de grains conduit à la formation progressive de nouveaux grains recristallisés. La recristallisation post-dynamique est très dépendante des conditions de déformation. A composition chimique donnée, la taille de grains (dans la gamme 60 – 250 µm) affecte peu la cinétique de recristallisation dynamique et post-dynamique. L’augmentation de la teneur en niobium de la solution solide entraîne, via sans doute un effet de traînage de soluté et une éventuelle modification de l’énergie de défaut d’empilement à haute température, un retard considérable de l’apparition de la recristallisation. Au cours du traitement thermique post-déformation, l’état de recristallisation final est essentiellement dépendant de la composition chimique (teneur en niobium de la solution solide et présence de ferrite δ résiduelle). Les précipités de niobium générés dans les conditions de déformation usuelles n’ont pas d’influence directe sur la cinétique de recristallisation
Mechanical properties and microstructure of 316Nb austenitic stainless steel may show some variability in hot forging products. This work aimed at improving knowledge about hot deformation mechanisms and microstructural evolution of this steel. Obtaining a homogeneous microstructure requires deep understanding of the hot deformation behaviour and mechanisms. In thick-walled components, both work hardening, dynamic recovery and recrystallization govern hot workability. Static and post-dynamic phenomena can induce further metallurgical evolution during interpass time and cooling. The influence of deformation temperature, strain, strain rate, cooling rate on recrystallization mechanisms has been studied by using hot torsion tests. Multiple-pass tests with isothermal and non-isothermal interpass allowed understanding post-dynamic mechanisms. Static phenomena were investigated using various annealing conditions. The effects of initial microstructural features such as grain size and chemical composition, specifically niobium solute content, on the hot deformation behaviour were eventually considered.The extent of dynamic recovery, coarse initial grain size, solute drag, and pinning of grain boundaries by fine Nb(C,N) particles strongly hinder dynamic recrystallization which does not dominate the metallurgical evolution over the range studied, in contrast to results reported on 316 steel. However, bulging of grain boundaries as a prelude to dynamic recrystallization was observed at low strains and high temperature. Grain boundary serrations progressively lead to the formation of subgrain boundaries, then of new high angle boundaries. A particular dynamic recrystallization mechanism explains progressive elimination of annealing twins. Interaction with dislocations depends on locally activated slip systems and whether they are common to both twin and parent grain. At moderate strain levels, post-dynamic recrystallization occurs by rapid growth of nuclei that depends on deformation temperature, and applied strain and strain rate. For a given chemical composition, neither dynamic nor post-dynamic recrystallization is affected by the initial grain size over the range studied. Increasing the free niobium content promotes solute drag and niobium carbide precipitation, which significantly delay recrystallization. The microstructure after annealing essentially depends on the availability of solute atoms such as niobium and on residual δ-ferrite. Nb(C,N) precipitates formed during hot deformation do not significantly influence recrystallization kinetics

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Haïdopoulos, Marie. "Étude expérimentale d'optimisation de procédés de modifications de surface de l'acier inoxydable 316 pour application aux dispositifs endovasculaires." Thesis, Université Laval, 2005. http://www.theses.ulaval.ca/2005/22413/22413.pdf.

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Abstract:

L’objectif de la présente thèse a été de développer des procédés de modifications de surface de l’acier inoxydable 316, pour en améliorer les performances à long terme en milieu biologique, en vue d’une application pour les stents coronariens. Deux types de modifications de surface successifs ont été menés sur l’acier; des pré traitements et des recouvrements. Les premiers ont eu pour but de modifier la composition chimique, la rugosité et la topographie des surfaces métalliques, afin de les préparer au dépôt des seconds, lesquels auront pour fonction d’isoler totalement le métal du milieu biologique. Les pré traitements de polissage mécanique et électrochimique, de dégraissage par ultrasons, d’immersion en solutions alcalines et acides et de décapage par plasma froid, ont été testés. Les modifications de surfaces induites ont été caractérisées par Spectroscopie de Photoélectrons induits par Rayons X (XPS), par Microscopie à Force Atomique (MFA) et par Microscopie Électronique à Balayage (MEB). La combinaison optimisée des traitements par ultrasons, polissage électrochimique, attaque acide et décapage par plasma froid a abouti à l’obtention de surfaces lisses, homogènes, sans défauts, décontaminées et quasi exemptes d’oxyde métallique considéré fragile mécaniquement. Le pré traitement d’électropolissage a fait tout particulièrement l’objet d’une étude approfondie. Les recouvrements amorphes, fluorocarbonés et partiellement hydrogénés, fortement hydrophobes, lisses et sans défauts ont été déposés sur de substrats métalliques pré traités en optimisant les paramètres de fonctionnement du réacteur à plasma froid radio fréquence. Des dépositions ont également été effectuées sur des substrats non pré traités dans les conditions optimales de polymérisation. Elles ont alors conduit à la formation de films poreux, composés de sphères nanométriques distribuées de manière hétérogène, de structure également amorphe et partiellement hydrogénée. L’importance de l’étape des pré traitements a ainsi été démontrée, celle ci influençant principalement la morphologie des recouvrements. Finalement, l’imperméabilité des recouvrements obtenus sur des substrats pré traités ont été validées dans des conditions pseudo physiologiques similaires à celles présentes dans les artères coronariennes.
The aim of this study was to develop various surface modification procedures for 316 stainless steel to improve its long term performances as endovascular stents. The strategy behind this work was divided into two parts: surface pre treatments and surface coatings. Chemical composition, roughness and topography of the metallic surfaces were modified by the surface pre treatments in order to prepare the substrates for the post deposited coatings that would form an impermeable barrier completely isolating the metallic device from body fluids. Surface pre treatments of the metallic surfaces consist of mechanical and electrochemical polishing, ultrasonic cleaning, dipping in alkaline and acidic solutions, and plasma etching. The aim was to obtain a smooth and homogeneous surface of the substrate as well as to remove any fragile interlayer, particularly the metallic oxide and the contamination layers. Characterization of the modified surfaces was performed by X ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Optimized surface properties were obtained by combining ultrasonic cleaning, electrochemical polishing, acid dipping and plasma etching. Of the above mentioned methods, emphasis was placed on the electrochemical polishing procedure. Ultra thin fluorocarbon films were deposited on pre treated stainless steel surfaces by radio frequency glow discharge plasma, after modulating plasma deposition parameters in order to promote the polymerization process. Films were then partially hydrogenated, amorphous, highly hydrophobic, smooth and pinhole free. Depositions under optimal polymerization conditions were also performed on as received substrates and lead to the formation of partially hydrogenated, porous fluorocarbon coatings that consisted of heterogeneously distributed nanospherical particles. Thus, pre treatments prior to deposition were essential, demonstrated by their strong influence on the morphology of the plasma polymer films. Finally, plasma polymer films were validated with respect to impermeability in a medium reproducing the physiological conditions in the coronary arteries.

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Couturier, Raphael. "Etude des propriétés mécaniques de l'acier 316 ln élaboré par compression isostatique à chaud. Influence des paramètres de fabrication." Paris, ENMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0937.

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Abstract:

Cette etude concerne l'analyse des proprietes mecaniques de l'acier inoxydable 316 ln elabore par compression isostatique a chaud (cic), en relation avec la microstructure. La presence de precipites submicroniques aux frontieres entre particules de poudre (ppb : prior particle boundary) est reliee au processus d'endommagement specifique a ce materiau. L'optimisation du procede de cic pour l'alliage 316 ln a ete realisee a partir de lopins de petite dimension mise en forme avec des parametres de consolidation variables. Pour les lopins consolides avec un temps de palier variable, les essais de resilience ont montre qu'un temps de palier minimum de 3 heures est necessaire pour atteindre une cohesion satisfaisante. La resilience passe de 115 j/cm 2 pour un temps de palier de 1 heure a environ 180 j/cm 2 pour les temps de palier superieur a 3 heures. Des essais de resilience a differentes temperatures ont egalement montre que l'acier 316 ln elabore par cic se differencie d'une nuance de fonderie par une resilience qui chute avec la temperature. Cette chute de resilience lorsque la temperature diminue s'accompagne d'une transition entre un mode d'endommagement ductile homogene et un mode ductile localise aux ppb. L'analyse chimique au met des precipites aux ppb montre que ceux-ci sont en majorite des oxydes mixtes de chrome et de manganese. L'observation au met de repliques extractives revele que l'interaction entre les grains recristallises et les precipites aux ppb joue un role preponderant vis a vis de la cohesion du materiau dense. L'influence de la precipitation aux ppb sur l'endommagement est analysee a partir d'essais de traction sur des eprouvettes axisymetriques entaillees (ae). A 20\c, l'endommagement se caracterise par la presence en volume d'une population de micro-fissures localisees aux ppb. Apres un calcul mecanique par elements finis des eprouvettes ae, un modele d'endommagement decouple est applique au cas de l'acier 316 ln cic (modele de thomason). Lorsque l'eprouvette atteint la deformation a rupture experimentale, le calcul par elements finis montre une multiplication rapide des micro-fissures au centre de l'eprouvette.

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Kasri, Rachid. "Fissuration par corrosion sous contrainte d'aciers inoxydables austénitiques 316 L en milieu acide borique pollué en chlorures entre 100 °C et 200 °C." Bordeaux 1, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR10612.

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Abstract:

L'objectif de cette recherche est de definir les conditions dans lesquelles une fissuration par corrosion sous contrainte (csc) de l'alliage inoxydable 316l peut survenir dans un milieu constitue par de l'acide borique (h#3bo#3) en presence de chlorures a des temperatures de 100c a 200c, en utilisant differentes methodes d'etude de la corrosion sous contrainte. Les mecanismes mis en jeu au cours de l'amorcage et de la propagation des fissures ont ete etudies en fonction des parametres suivants: concentrations en acide borique, en chlorures et en oxygene ph, contrainte et vitesse de deformation. Une grande attention a ete consacree a l'etude de la chimie des solutions acide borique en presence de chlorures

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Belamri, Chérif. "Influence de la température, 20 à 600 °C, et de l'environnement, air-vide, sur le comportement en fatigue plastique d'un acier inoxydable austénitique, 316 L." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37595809k.

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Karray, Rim. "Influence de l'implantation ionique et du mixage ionique dynamique sur le comportement en corrosion sous containte d'un acier inoxydable austénitique AISI 304." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10623.

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Abstract:

Cette étude concerne l'influence des traitements de surface sur la tenue à la corrosion sous contrainte de l'acier inoxydable AlSi 304. Les modificaiton de surface sont obtenues par implantation ionique de particules réactives (molybdène, azote), d'espèces inertes (krypton, néon) et par dépôt d'un acier inoxydable AlSi 316 en phase vapeur assisté par implantation d'ions argon. Différentes caractérisations, à la fois microstructurales et analytiques sont effectuées afin d'identifier les transformations de phases et les défauts créés par ces traitements ainsi que la répartition des éléments implantés et du dépôt dans le substrat. Le comportement électrochimique et la tenue à la corrosion sous contrainte de l'acier de référence et des aciers traités sont étudiés. Les résultats obtenus montrent un effet bénéfique de l'implantation de molybdène ou d'azote. Par contre l'implantation de particules inertes n'améliore ni le comportement électrochimique ni la résistance à la corrosion sous contrainte de l'acier. Les améliorations du comportement de l'acier résultent de l'effet électrochimique, des modifications structurales et de la présence des contraintes résiduelles de compression en surface introduites par implantation. Le dépôt d'acier 316 sur l'acier 304 conduit à des améliorations considérables de la résistance à la corrosion sous contrainte. Les modifications obtenues sont d'autant plus importantes que l'adhérence du dépôt est améliorée
This study concerns the influence of surface treatments on the resistance to stress corrosion of stainless steel AlSi 304 Surface modificaiton are obtained by ion implantation of reactive particles (molybdenum, nitrogen) inert species (krypton neon) and by depositing a stainless steel AlSi 316 vapor assisted by argon ion implantation. .

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Mandiang, Youssouf. "Analyse des évolutions structurales subies par les aciers austénitiques du type Z6CNDT 17-13 (AISI 316 Ti) comportant une addition de phosphore, en fonction de longues durées de maintien à des températures comprises entre 550 et 800⁰C." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112071.

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Abstract:

The influence of a phosphorus addition on the precipitation process in type 316 Ti Stainless Steel, during heat treatments at 600-800°C, was analysed by various investigation methods. The occurence of the precipitated phases was detected by X-ray diffraction analysis of bulk-extracted residue; the stability range of these various precipitated phases was determined as a function of aging time/temperature. It was observed by optical metallography that, the presence of phosphorus in adequate amount in this material ( ͌ 1500 ppn) contributed to promote a fine and uniform intragranular precipitation of the M₂ ₃ C6 ₆ and TiC carbides, during the aging treatment; precipitate-free zones were also found close to grain boundaries. The nature and nucleation sites of the precipitated phases were specified on the other hand by transmission electron microscopy examinations on thin foils. Thus, the following observations have been made:-secondary TiC (F. C. C) precipitates are formed essentially at dislocations in the matrix and surrounding primary TiN (F. C. C) precipitates;- M₂ ₃ C ₆ (F. C. C) carbide precipates were mainly found at grain boundaries at lower aging temperatures ( ͌ 600°C) or at grain boundaries and inside Y (F. C. C) grain a higher aging temperatures (650-800°C);- precipitations of Laves phase n (H. C. P) - Fe₂M0 type and that of M3P (tetragonal) phosphides occured in the austenitic matrix;- intermetallic x-phase (B. C. C) particles are often formed at grain boundaries:- σ-phase (tetragonal) precipites were frequently located at grain boundaries and grain boundary junctions. In other respects, the alloys behaviour for recrystallization process was followed by optical metallography and by transmission electron microscopy (TEM) whereas phosphorus effect on the ductility behaviour of type 316Ti Stainless Steel was studied by scanning electron microscopy (SEM) on samples previously enriched in hydrogen from molten salt baths. The traction fractographic examination of these specimens showed a ductile intragranular cracking mode
L’influence du phosphore sur les processus de précipitation développés au sein d’aciers inoxydables du type AISI 316 Ti, à la faveur de traitements thermiques effectués à des températures comprises entre 600 et 800°c, a été analysée en mettant en œuvre diverses méthodes d’étude. Nous avons mis en évidence, par diffraction des rayons X à partir des résidus d’extraction électronique, la présence des phases des phases formées et nous avons déterminé, en fonction du temps et de la température de traitement le domaine d’existence de différents types de précipités susceptibles d’apparaître. Ces observations par miscrocopie optique ont révélé que la présence de phosphore en quantité suffisante (1500 ppm) au sein de ce matériau contribuait à favoriser, au cours du revenu, la précipitation intracristalline uniforme et fine de carbures des types M₂ ₃ C ₆ et TIC. De plus, des zones dénudées jouxtant les joints de grains peuvent être mise en évidence. D’autre part, la nature et les sites de germination des précipités formés ont été clairement déterminés par les examens en microscopie électronique en transmission sur lames minces. Nous avons ainsi observé que :-les précipités secondaires de TIC (C. F. C. ) se formaient essentiellement sur les dislocations dans la matrice et autour des précipités primaires de TiN (C. F. C) ; -les carbures du type M₂ ₃ C ₆ (C. F. C. ) se localisent surtout aux joints de grains quand on opère à température relativement faible (=600°C) ; ces précipités se forment aussi bien aux joints qu’à l’intérieur des grains ϒ (C. F. C) lorsque la température de traitement est élevée (650-800°C) ;-la précipitation de la phase ƞ (HC) –type Fe₂Mo et celle des phosphures du type M ₃ C ₆ P (Q. C) se développent dans la matrice austénitique ; -la phase intermétallique x (C. C) se forme le plus souvent aux joints de grains. Par ailleurs, la restauration et la recristallisation de ces alliages initialement à l’état écroui (20%) ont été étudiés par micrographies optique et électronique (MET) tandis que l’influence du phosphore sur la ductilité de ces aciers inoxydables du type 316 Ti a été analysée par microscopie électronique à balayage (MEB) sur éprouvettes préalablement chargées en hydrogène au bain de sels fondus. Les faciès de rupture de ces échantillons observés après traction sont du type intragranulaire ductile

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Villaret, Flore. "Développement d’une jonction austéno-martensitique à gradient de composition chimique par fabrication additive." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI104.

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Abstract:

Ces travaux de thèse concernent la problématique des liaisons bimétalliques acier austénitique/acier martensitique. Cette action de recherche se focalise sur une liaison acier austénitique 316L (X2 CrNiMo 18-12-02) / acier martensitique Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1). L’objectif est de comprendre la problématique métallurgique liée à l’assemblage de ces deux types de nuance et d’évaluer les possibilités de réaliser par métallurgie des poudres et par fabrication additive des transitions aciers austénitiques/aciers martensitiques. Une soudure obtenue par faisceau d’électrons sert de liaison de référence pour cette étude qui se focalise sur l’intérêt de la métallurgie des poudres pour réaliser une transition entre deux aciers. Des matériaux à gradient de composition chimique ont été consolidés par CIC et par SPS et montrent de très bonnes propriétés mécaniques et une excellente jonction entre les deux types de nuances. Par fabrication additive (DED-LB ou PBF-LB), nous obtenons aussi de très bonnes liaisons entre les deux aciers mais les microstructures sont beaucoup plus complexes. On observe curieusement que plus la vitesse de refroidissement du procédé est importante et plus la présence de ferrite dans l’acier martensitique est importante. Différents calculs basés sur la germination et la croissance de la phase austénitique ont permis de proposer un scénario cohérent pour expliquer les fractions de phases présentes dans les matériaux. La zone de transition entre les deux aciers présente, elle, de fortes variations de duretés. Ces variations sont expliquées par les changements de composition chimique, entrainant des modifications dans les températures de changement de phases, et les cycles thermiques particuliers vus lors de la fabrication. D’un point de vue technologique, les matériaux obtenus par fabrication additive présentent en traction des performances très semblables à ce que l’on obtient par soudage par faisceau d’électrons. Il est montré que la fabrication additive permet aussi de piloter le gradient de composition entre un acier martensitique et un acier austénitique
This PhD work concerns the problem of bimetallic austenitic/martensitic steel connections. This research action focuses on a 316L austenitic steel (X2 CrNiMo 18-12-02) / Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1) martensitic steel connection. The objective is to understand the metallurgical problems related to the assembly of these two steels and to evaluate the possibilities of using powder metallurgy and additive manufacturing to produce austenitic/martensitic steel transitions. A weld obtained by electron beam is used as a reference for this study which focuses on the interest of powder metallurgy to achieve a transition between two steels. Materials with a chemical composition gradient have been consolidated by HIP and SPS and show very good mechanical properties and an excellent junction between the two steels. By additive manufacturing (DED-LB or PBF-LB), we also obtain very good bonds between the two steels, but the microstructures are much more complex. Curiously, we observe that the higher the cooling rate, the higher the ferrite fraction in the martensitic steel. Different calculations based on the nucleation and growth of the austenitic phase have made it possible to propose a coherent scenario to explain the phase fractions present in the materials. The transition zone between the two steels shows strong variations in hardness. These variations are explained by changes in chemical composition, leading to modifications in phase change temperatures, and the particular thermal cycles seen during building. From a technological point of view, materials obtained by additive manufacturing have tensile performances very similar to those obtained by electron beam welding. It is shown that additive manufacturing also makes it possible to control the composition gradient between a martensitic and an austenitic steel

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Henon-Vernet, Christine. "Contribution à l'étude métallurgique d'une liaison bimétallique soudée 16MND5/309/308." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0021.

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Abstract:

Les liaisons bimetalliques soudees concernees par cette etude interessent les assemblages par soudage des tubulures de cuve en acier faiblement allie 16mnd5 et des tuyauteries en acier austenitique 316 du circuit rep. Certaines de ces liaisons presentent en peau externe des defauts intergranulaires en premiere couche de beurrage qui n'apparaissent que lorsque la structure de cette premiere couche est purement austenitique. Les materiaux assembles ayant des coefficients de dilatation tres differents, nous avons suppose que la fatigue thermique pouvait etre responsable de la presence de ces defauts. Aussi, afin de tester cette hypothese et estimer le degre de nocivite de la structure austenitique, nous avons etudie une liaison bimetallique presentant une structure austenitique en premiere couche et avons simule la fatigue thermique par de la fatigue oligocyclique a 320c. Nous nous sommes attaches a decrire les transformations metallurgiques induites par le caractere heterogene de l'assemblage. De nombreuses discontinuites ont ainsi pu etre mises en evidence au niveau de l'interface metal de base/premiere couche de beurrage : discontinuites chimiques, microstructurales et cristallographiques. Une analyse des conditions de solidification imposees par le caractere heterogene de la liaison a ete proposee permettant de rendre compte des phenomenes observes. D'un point de vue mecanique, il semble que ces heterogeneites aient peu d'influence sur la tenue en fatigue de la liaison. Quel que soit le mode de sollicitation envisage, nous ne recreons pas les decohesions intergranulaires observees sur site. Une modelisation par elements finis a ete menee pour determiner la repartition de la deformation plastique cumulee et expliquer la presence d'une zone sans bandes de glissements apparentes au niveau de l'interface, cote beurrage.

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Solignac, Marie-Paul. "Etude du comportement a la fissuration en fluage et en fatigue d'aciers inoxydables austenitiques z2 cnd 17-12 (316 l) a 550 c." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066540.

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Abstract:

Description du comportement du materiau en fluage par une loi puissance. Etude des relations entre la vitesse de propagation et les parametres mecaniques. Prevision de la duree de vie. En fatigue, etude de l'influence des parametres experimentaux et de certains traitements (vieillissement, ecrouissage) sur la fissuration. Etude par microscopie electronique des modes de rupture, ainsi que de la microstructure necessaire a la comprehension du comportement de l'acier

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Jeon, Kyeong-Lak. "Rupture en mode mixte I+II de l'acier inoxydable austénitique 316L /." Gif-sur-Yvette : Commissariat à l'énergie atomique, 1993. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35626900f.

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Vernault, Cyril. "Interaction couches d'oxyde et résistance à la fatigue de l'acier inoxydable 316L." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2324.

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Abstract:

Une des causes de rupture de pieces en service provient de leur sollicitation par fatigue. L'endommagement qui en resulte est accru et parfois modifie par la presence d'un environnement oxydant. Dans ce contexte, nous avons etudie l'influence des couches d'oxyde sur les mecanismes de fissuration par fatigue d'un acier inoxydable type 316l. Ceci a necessite la caracterisation des processus et des produits d'oxydation a 300c et 600c sur un materiau non pre-deforme ainsi que pre-deforme par fatigue. Nous avons alors, etabli l'effet intrinseque de ces couches sur l'endommagement en fatigue plastique du 316l, par la comparaison d'eprouvettes pre-oxydees ou non pre-oxydees sollicitees sous vide. Ceci a permis de demontrer l'existence d'interactions entre la plasticite et les joints de grains oxydes. Celles-ci conduisent a une augmentation des fissures intergranulaires. Des lors, les conditions de sollicitation ou la tenue en fatigue est controlee par le stade d'amorcage (fatigue endurance) sont optimales pour observer un effet significatif des oxydes sur la duree de vie.

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Jeon, Kyeonglak. "Rupture en mode mixte I+II de l'acier inoxydable austénitique 316L." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0278.

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Abstract:

La stabilité de défauts en mode mixte I+II a été étudiée a l'aide de barreaux de flexion a quatre points d'appuis en acier inoxydable austénitique type 316L vieilli. Les expressions du moment de flexion et de l'effort tranchant, du rapport de mixité, de la charge limite et de la force d'extension de fissure J sont établies et comparées avec les résultats de calculs élastoplastiques par éléments finis. À partir de résultats d'essais et de calculs, l'application et la validation de la règle r6 et de certains critères locaux (modèles de Beremin, de McClintock, de Guennouni-François et de Lemaitre) sont réalisées. Pour la règle r6, on constate que la courbe de non-rupture dépend peu du mode de chargement et de la géométrie de l'éprouvette. L’option 1 est conservative pour tous les essais effectues, mais l'option 3 apparait généralement non conservative surtout pour les cas proches du mode i. Il faut noter que ce non-conservatisme apparent est probablement du à la définition différente de l'amorçage des éprouvettes ctj25 et des barreaux de flexion. D'après les critères locaux utilisés, on constate que les paramètres d'endommagement correspondant à la charge à l'amorçage sont assez stables, particulièrement dans les modèles de Beremin et de Guennouni-François sauf pour les barreaux de flexion dans les cas les plus proches du mode I. Il est important de souligner que l'utilisation de ces critères locaux est douteuse dans le cas des éprouvettes ae à cause de l'influence probable de la rupture des bandes de ferrite transformée. Des examens fractographiques sont également discutes pour différents modes de rupture

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Depradeux, Lionel Jullien Jean-François. "Simulation numérique du soudage - Acier 316L validation sur cas tests de complexité croissante /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=depradeux.

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Pommier, Harry. "Fissuration en relaxation des aciers inoxydables austénitiques de type AISI 316L." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0073/document.

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Abstract:

La fissuration en relaxation (FER) peut apparaître dans les zones affectées par la chaleur de larges pièces soudées pendant leur utilisation entre 500 et 700°C. Il est admis que ce phénomène est induit par la relaxation à haute température de champs de contraintes résiduelles initialement introduits lors du soudage. L'objectif de ce travail est d'identifier, dans les aciers de type AISI 316L, les caractéristiques de ce type de matériaux, ainsi que les forces motrices, responsables du développement de la fissuration en relaxation.La méthodologie proposée consiste à reproduire les conditions de la FER dans cinq aciers de type AISI 316L de compositions chimiques différentes en utilisant des éprouvettes de type « Compact Tension » (CT) pré-comprimées. L'étude des éprouvettes à l'aide du MEB, de l'EBSD, du MET et de la tomographie X a révélé que de l'endommagement intergranulaire s'était développé dans quelques une d'entre elles. Le niveau d'endommagement mesuré dans chaque éprouvette dépend de la nuance de l'acier, de la température et de la durée d'exposition thermique, et du rayon d'entaille.Ce travail implique également la prédiction numérique des champs de déformations et de contraintes résiduelles dans les éprouvettes à l'aide d'une nouvelle loi de comportement viscoplastique à variables internes. La comparaison entre les champs de contraintes résiduelles prédits dans les éprouvettes de type CT et les distributions d'endommagement mesuré par tomographie a permis de déduire le niveau de contrainte résiduelle critique nécessaire pour l'initiation de la FER. Finalement, les distributions d'endommagement mesurées expérimentalement ont pu être correctement prédites numériquement avec une loi phénoménologique d'endommagement scalaire alimentée par les prédictions du modèle de comportement viscoplastique
Stress relaxation cracking can potentially be found in the heat affected zone of large welded parts after service in the 500-700°C temperature range. This phenomenon, known as reheat cracking (RC), is driven by the high temperature relaxation of residual stress fields initially introduced during welding. The main objective of this doctoral thesis is to identify the material and microstructural characteristics as well as the driving forces responsible for RC damage development in AISI 316L-type austenitic stainless steels.The proposed methodology relies on the reproduction of RC conditions in five chemically different AISI 316L-type steels using pre-compressed CT-like specimens. Subsequent investigation using SEM, EBSD, TEM and X-ray tomography revealed that intergranular damage had developed in some of the specimens. The extent of damage was found to depend on the steel grade, the temperature and duration of the thermal exposure, and the notch radius.The numerical investigation of the local residual stress and strain fields in the specimens was carried out using a novel internal state variable-based viscoplastic constitutive model. A comparison between the predicted residual stress fields in the CT-like specimens and the intergranular damage distributions measured by X-ray tomography enabled the threshold level of local residual stresses associated with the initiation of stress relaxation microcracks to be inferred. Finally, the distribution of the measured local RC damage was modelled numerically by explicitly linking a suitable phenomenological scalar damage law with the above constitutive model. The corresponding results were found to be consistent with the observed damage distributions

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Valiorgue, Frédéric. "Simulation des processus de génération de contraintes résiduelles en tournage du 316L : nouvelle approche numérique et expérimentale." Saint-Etienne, EMSE, 2008. http://www.theses.fr/2008EMSE0038.

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Abstract:

L’objectif de la thèse proposée par AREVA NP porte sur la prédétermination des contraintes résiduelles issues de l’opération de tournage de finition de l’inox 316L. Le modèle numérique simulant la génération des contraintes résiduelles propose une approche originale en appliquant des chargements thermomécaniques équivalents sur la surface finale de la pièce sans recourir à la modélisation de l’enlèvement de matière (formation du copeau, séparation de la matière,…). De ce fait, l’étude se divise en deux parties complémentaires. D’un coté, une campagne de mesures expérimentales a été menée de manière à recueillir un ensemble de données nécessaires à la mise en place des chargements thermomécaniques. Ces expériences sont conduites en fonction des données fournie par AREVA NP. De l’autre, un modèle numérique applique ces chargements et reproduit les phénomènes conduisant à l’apparition des contraintes résiduelles. Ces résultats numériques sont alors confrontés à ceux trouvés dans la biblio et aux mesures réalisées en interne. Il apparaît que cette nouvelle approche fournie des résultats intéressants et qu’elle permet de simuler plusieurs passages d’outils ce qui reste hors d’atteinte des modèles numériques actuelles
The main goal of this thesis proposed by AREVA NP is to predict the residual stresses induced by finishing turning of AISI 316L. The numerical model is simulating the residual stresses generation with a new approach by applying directly equivalent thermo-mechanical loadings onto the finished workpiece surface without modeling the chip removal process. Thus, this study is divided in two complementary main subsections. On one hand, an experimental campaign is carried out to record data and to compute thermomechanical loadings. This task is made using the AREVA NP parameters. On the other hand numerical models are set up using previous measured values. They are made to reproduce the residual stresses generation by applying and moving the thermo mechanical loadings. The study leads to interesting results because the shapes of the residual stresses curves agree with previous works concerning this topic and with XRD measured residual stresses. The new approach seems to be pertinent because it is possible to simulate several tool passages like no other numerical model

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Guyout, Laurent. "Usinabilité d'aciers inoxydables type 316 L : application au micro-fraisage." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2002/document.

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Abstract:

Le micro-fraisage (diamètre fraise < 1 mm) permet l’usinage précis de structures en 3D, à des dimensions micrométriques, dans desmatériaux d’ingénierie, se plaçant aux frontières de deux mondes : d’une part, le fraisage traditionnel appelé « fraisage macro » et d’autre part,la micro-fabrication et ses techniques dites de « salle blanche ».L'étude innovante porte sur le micro-fraisage d’aciers inoxydables 316L avec des micro-fraises cylindriques en carbure de tungstèneavec un équipement industriel (machine outil commercialisée et non optimisée) permet d’accentuer les nombreuses difficultés technologiquesliées à la mise en oeuvre du micro-fraisage et d’effectuer directement un transfert de compétences vers l’industrie. L’acier 316L(biocompatible, réputé de difficilement usinable) n’a jamais été étudié en micro-fraisage.L’étude aborde, au travers de neufs ratios caractéristiques du micro-fraisage, les problématiques de choix de moyens et de méthodespour caractériser la technique du micro-fraisage.Après analyses des paramètres de l’étude et des caractérisations des usinages, la définition géométrique optimale d’une micro-fraiseinnovante est proposée. Sa tenue en service est validée par des tests en usinage dans l’acier 316L, répondant ainsi, à une problématique decoupe négative à basse vitesse de coupe avec des effets d’échelle du matériau.Une originalité de l’étude est d’aborder l’effet de la population inclusionnaire visant à améliorer l’usinabilité. En comparant lesrésultats obtenus par micro-fraisage de 2 nuances d’acier 316L, la population inclusionnaire de l’acier 316L n’est pas identifiée comme unfacteur améliorant l’usinabilité à l’échelle de la coupe micro
The micro-milling ( tool diameter < 1 mm) target the precise machining of 3D structures to micrometric dimensions, in engineeringmaterials, to be placed at the borders of two worlds : the one hand , the traditional milling called "macro milling" and other hand, the microfabricationand its so-called "clean room" techniques.The innovative study focuses on the micro-milling of 316L steel with carbide micro end mills with industrial equipment (machine toolmarketed unoptimized) can caricature the many technological challenges related to the implementation of the micro-milling and make a directtransfer of skills to the industry. 316L steel (biocompatible, reputed difficult to machine) has never been studied in micro-milling.The study looks at ratios through new features of the micro-milling, the problems of choice of means and methods to characterizemicro-milling.After analysis study parameters and machined parts, the optimal geometric definition of an innovative micro end mill is proposed.Service behavior is validated by testing machining in 316L steel, responding to a question of negative cutting with low cutting speeds andscale effects of the material.An originality of the study is to address the effect of the inclusion population to improve machinability. Comparing the resultsobtained by micro-milling two 316L steel grade, the inclusion population of 316L steel is not identified as a factor improving themachinability cutting at micro scale

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Depradeux, Lionel. "Simulation numérique du soudage - Acier 316L : validation sur cas tests de complexité croissante." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0014/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail vise à la prédiction par simulation numérique des distorsions et contraintes résiduelles générées par une opération de soudage. Le cas particulier du soudage TIG sur acier 316L est considéré. Afin d'étudier de façon progressive les difficultés de modélisation qui doivent être pris en compte dans le cadre de la simulation numérique du soudage, une étude à la fois expérimentale et numérique est effectuée sur différents types d'essais de complexité croissante, allant d'un cas test uniaxial jusqu'à un cas test entièrement tridimensionnel. En premier lieu, des tests unidimensionnels sont effectués sur des spécimens pour lesquels les champs de température et de contraintes sont macroscopiquement homogènes dans la zone d'étude. Ce type de tests, très utile en vue de valider différentes lois de comportement, permet en outre l'étude du comportement thermomécanique de l'acier lorsque celui-ci est soumis à des cycles thermiques similaires à ceux qui interviennent dans la Zone Affectée Thermiquement lors d'une opération de soudage. Après quoi, des tests qui mettent en jeu des gradients de températures et de contraintes sont effectués sur des structures bi-dimensionnelles axi-symétriques, afin d'étudier les effets de structure et les problèmes liés à la présence d'une zone fondue. Enfin, un test plus représentatif d'une véritable opération de soudage, faisant intervenir une source de chaleur mobile, intègre les effets tridimensionnels. Des simulations numériques, conformes aux essais réalisés, sont réalisés en parallèle avec le logiciel d'éléments finis code_Aster (EDF). L'analyse comparative entre résultats expérimentaux et numériques pour chaque type de test permet de juger de l'aptitude du code de calcul utilisé à prédire distorsions et contraintes résiduelles, et des analyses paramétriques permettent d'étudier la sensibilité des résultats aux données matériau, à la loi de comportement utilisée, ou encore à la modélisation de l'apport de chaleur
The aim of this study is the prediction with numerical simulation of residual stresses and distortions generated by the welding process. The special case of the TIG welding process on 316L steel is considered. In order to investigate phenomena and difficulties that must be taken into account for the numerical simulation of the welding process, a parallel experimental and numerical study is carried out on different kind of tests, of increasing complexity, from one dimensional to three-dimensional. As first step, one-dimensional tests are led on round bar specimen for which temperatures and stresses are macroscopically homogeneous in the studied zone. These tests investigate the thermo-mechanical behavior of the steel, when submitted to thermal cycles similar to those that occur in the Heat Affected Zone during welding. This kind of test is also very useful for the validation of different constitutive equations. As second step, axi-symmetrical tests are led on simplified structures in order to investigate the structure effect and problems due to the presence of a weld pool. Lastly, a test more representative of a real welding operation, which involves a moving heat source, integrates the three-dimensional effect. In parallel, numerical simulations are performed for each test, using the finite element code code_Aster (EDF). Comparative analysis between experimental and numerical results allows the assessment of the ability of the numerical code to predict residual stresses and distortions, and parametric analysis allow us to investigate the sensitivity of numerical results to material characteristic data, constitutive equation, or modeling of the heat input

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Mineur, Marie. "Conditions locales d'amorçage des fissures de fatigue dans un acier inoxydable de type 316L : aspects cristallographiques (EBSD)." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2266.

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Abstract:

Les caracteristiques microstructurales des metaux et alliages metalliques conditionnent fortement les processus de deformation et d'endommagement qui gouvernent leur durabilite en fatigue. Dans ce contexte, nous avons etudie l'influence de la texture cristallographique sur les conditions d'amorcage et de croissance de fissures dans le cas d'un acier inoxydable austenitique 316l teste a 20\c. Pour cela, les caracteristiques cristallographiques locales au niveau d'une population representative de fissures formees en surface ont ete etablies par diffraction des electrons retrodiffuses (ebsd). L'analyse des resultats montre qu'a la fois l'activite des systemes de glissement et les conditions locales d'emergence en surface des bandes de glissement controlent l'amorcage de fissures transgranulaires. Les fissures intergranulaires ou s'amorcant aux joints de macle dependent des desorientations relatives et de l'activite de glissement de part et d'autre des joints. Les domaines angulaires (inclinaison des plans de glissement, directions de glissement, desorientation,) particulierement favorables a l'amorcage ont ete determines pour chaque type de fissure. De plus, des analyses comparatives conduites sur des echantillons testes sous air et sous vide revelent que le processus d'amorcage depend egalement d'effets d'environnement couples aux conditions locales de deformation en surface. Enfin, on met en evidence que les premiers stades de croissance des microfissures sont egalement gouvernes par les conditions locales de surface qui regissent l'amorcage de fissures.

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Gentet, David. "Compréhension et modélisation du comportement mécanique cyclique anisotherme de l'acier austénitique AISI 316L(N)." La Rochelle, 2009. http://www.theses.fr/2009LAROS280.

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Abstract:

Le principal objet de ce travail de thèse est de proposer une modélisation mécanique du comportement cyclique de l'acier inoxydable austénitique AISI 316 L(N) à hautes températures (550-900K). Dans ce domaine, de nombreux phénomènes liés au vieillissement dynamique (DSA) et à la formation de structures de dislocation dipolaire apparaissent. Des essais isothermes et anisothermes en fatigue uni-axiale ont été conduits afin de vérifier certains points concernant les effets de la température sur le comportement mécanique. L'étude des boucles de chargement et l'observation des structures de dislocations ont permis d'établir la présence de deux régimes de DSA lors d'essais isothermes. L'effet de mémorisation d'une sollicitation à haute température est mis en évidence lors de séquences de température particulières. Il est montré que l'augmentation de l'amplitude de contrainte lors d'un passage à "haute température" est liée au second régime de DSA, c'est à dire à l'augmentation des efforts à courte distance agissant sur les jonctions entre dislocations (ségrégation du Cr), ainsi qu'à l'absence de restauration des structures dipolaires à basse température. A partir de l'analyse expérimentale des mécanismes de DSA et de restauration, un modèle anisotherme macroscopique est développé en considérant des variables internes physiques (densités de dislocations). Les équations d'une modélisation polycristalline sont simplifiées afin d'obtenir un modèle à deux échelles utilisable dans un code de calcul par éléments finis. Dans le domaine 550-873K, les résultats obtenus sont cohérents avec les observations macroscopiques et microscopiques d'essais en fatigue, de relaxation et de rochet 2D
The main subject of this report consists in proposing a mechanical model of the viscoplastic behaviour of an austenitic stainless steel under isothermal and anisothermal low cycle fatigue loadings at high temperatures (550-900K). In this domain, numerous phenomena linked to dynamic strain ageing (DSA) and to dipolar dislocation structure formation may appear. Isothermal and anisothermal low cycle fatigue tension-compression tests were performed in order to verify some aspects about the effect of temperature on the mechanical behaviour. The study of the hysterisis loops and the observation of dislocation structures carried on transmission electron microscopy establish two different DSA mechanisms during isothermals tests. The effect of temperature history is shown for for particular temperature sequences. It is demonstrated that the stress amplitude increase when the sample is submitted to cycles at "high temperature" is linked to the second mechanism of DSA. It comes from the increase of short range interaction between dislocations (chromium segregation), but it is also the consequence of the lack of dipolar structure annihilation at low temperature. From the experimental analysis of DSA mechanisms and dipolar restoration, a macroscopic anisothermal model is developed using physical internal variables (densities of dislocations). The equations of a polycrystalline model are rewritten with the aim of getting a simple multiscale approach which can be used on finite elements analysis software. Between 550 and 873K, the simulation results are in good accordance with the macroscopic and microscopic observations of low cycle fatigue, relaxation, and 2D-ratchetting tests

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Degallaix, Suzanne. "Rôle de l'azote interstitiel et combiné sur le comportement en plasticité cyclique et monotone d'aciers inoxydables austénitiques Z2 CND 17-12 (AISI 316L - 316LN)." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10016.

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Abstract:

En traction monotone, on note un fort durcissement de solution solide, tandis qu'en déformation cyclique, des interactions complexes interstitiels-dislocations provoquent une phase d'accommodation caractérisée par un durcissement suivi d'un fort adoucissement. Amélioration de la résistance en fatigue oligocyclique. L'azote précipitée sous forme de carbonitrures provoque un durcissement de type oravan qui modifie très peu les modes de déformation observes en fatigue plastique

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SHAHAB, ABDULLAH. "Contribution a l'etude de la metallurgie du soudage de l'inconel 625 et des aciers inoxydables 304 et 316." Nantes, 1990. http://www.theses.fr/1990NANT2066.

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Abstract:

Cette etude a pour but d'etudier l'effet des parametres et de la composition chimique sur la constitution du bain de fusion en soudage tig. L'influence du courant, de la vitesse de soudage, de la vitesse de fil, etc. Sur les caracteristiques geometriques du cordon (penetration, p, largeur, l, et le rapport p/l) est etudiee en soudage de l'inconel 625. L'influence des parametres sur la structure de solidification est aussi etudiee. Une modelisation statistique est egalement elaboree pour prevoir la variation des aspects morphologiques du cordon en fonction des parametres de soudage. L'influence du soufre est etudiee en soudage des aciers inoxydables 304 et 316. Les differents mouvements du liquide en fonction de la teneur en soufre sont visualises en soudage en courant pulse. L'effet du soufre sur la penetration et sur le rapport p/l est etudie en relation avec les parametres de soudage; il en est de meme pour les defauts de cordon et pour la topologie de surface. L'interaction entre les parametres de soudage est egalement etudiee en soudage de ces aciers. L'ensemble des resultats de ce travail fait ressortir l'importance des parametres de soudage et de la teneur en soufre en ce qui concerne la constitution du bain de fusion. L'interaction etroite entre les parametres de soudage est egalement identifiee

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CHANFREAU, ANNA, and Jacques Chêne. "Etude de la precipitation de l'helium 3 dans un acier inoxydable 316l; influence sur la diffusion de l'hydrogene." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112235.

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Abstract:

L'influence des parametres temperature, temps, ecrouissage et concentration en helium sur la croissance de bulles d'helium dans l'acier inoxydable 316l a ete etudiee apres introduction de l'helium dans le materiau par decroissance radioactive du tritium. Apres une revue bibliographique, l'etude experimentale a ete realisee par microscopie electronique en transmission et analyses d'images. La precipitation de l'helium sous forme de bulles ne semble avoir lieu que pour des temperatures superieures a 450c. La croissance des bulles est rapide pour des temps courts de maintien a 1100c, puis plus lente pour des durees plus longues. Les bulles sont localisees preferentiellement aux joints de grains et sur les dislocations. Sur la base des resultats experimentaux un modele de croissance par migration puis coalescence est propose pour les bulles facettees observees. La diffusion de l'hydrogene dans des materiaux c. F. C. (nickel et aciers inoxydables austenitiques 304l et 316l) charges et non charges en helium a ensuite ete etudiee a l'aide de la technique de permeation electrochimique entre 25c et 125c. Des phenomenes de court-circuits de diffusion le long des joints de grains ont ete mis en evidence, ainsi que des effets de piegeage dus aux dislocations et autres defauts de la structure. Les bulles d'helium de grosse taille ne semblent pas jouer le role de piege profond pour l'hydrogene dans l'acier 316l

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Portella, Quentin. "Amélioration par SMAT des performances mécaniques de pièces en 316L issues de la fabrication additive (SLM)." Thesis, Troyes, 2021. http://www.theses.fr/2021TROY0014.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux de thèse se concentre sur deux points ciblés pour proposer des améliorations de la qualité de pièces en 316L issues de la technologie de FA par Selective Laser Melting (SLM).Le premier consiste à identifier les effets d’un traitement mécanique SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) ainsi que des traitements thermiques sur les performances mécaniques de pièces issues de fabrication additive sous sollicitations monotone (traction) et cycliques (fatigue en flexion alternée).Le second porte sur la mise au point d’un post-traitement duplex qui combine le traitement SMAT avec un traitement thermique, réalisé soit par lampes à infrarouge, soit par passage d’un courant électrique, et d’évaluer les effets de ce nouveau type de post-traitement sur les propriétés mécaniques de l’acier 316L SLM.L'impact du traitement SMAT sur l’état de surface, la résistance mécanique en traction et la tenue en fatigue de cet alliage s'est avéré très bénéfique. L’amélioration des propriétés mécaniques a cependant été accompagné d’une baisse de ductilité. Le nouveau post-traitement duplex (SMAT/TT) a quant à lui permis d'augmenter davantage la tenue mécanique des pièces, tout en limitant leur baisse de ductilité
The objective of this PhD work is to focus on two points to propose improvements in the quality of 316L parts produced by Selective Laser Melting (SLM) AM technology.The first is to identify the effects of Surface Mechanical Attrition Treatment (SMAT) and heat treatments on the mechanical performance of additive manufacturing parts under monotonic (tensile) and cyclic (flexural bending fatigue) loading.The second is the development of a new duplex post-treatment that combines the SMAT with a heat treatment, using either infrared lamps or an electric current, and to evaluate the effects of this new post-treatment on the mechanical properties of a 316L SLM steel.The impact of SMAT on the surface quality, strength and fatigue life of this alloy was found to be very beneficial. However, this improvement in mechanical properties was accompanied by a decrease in ductility. The new duplex post-treatment (SMAT/TT) further increased the mechanical strength of the parts, while minimising the decrease in ductility induced by the SMAT alone

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Tran, Van Giai. "Détermination d’un critère de fissuration à chaud par liquation en fonction de la teneur en bore et de sa localisation pour l’acier inoxydable austénitique 316L." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS506/document.

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Abstract:

La fissuration à chaud par liquation peut se produire dans la zone affectée thermiquement lors du soudage. Deux facteurs influent ce phénomène : les contraintes thermiques dues au gradient de température et la perte potentielle de ductilité due à la présence d'un film liquide aux joints de grains en fonction de leur composition chimique. Des essais de ductilité à chaud (Gleeble) ont été utilisés pour étudier l'effet combiné de la teneur en bore et du temps de maintien sur la chute de la ductilité dans la plage de température de liquation pour l’acier inoxydable austénitique de type 316L. Il est démontré que les teneurs en bore élevées et les temps de maintien courts favorisent la perte de ductilité dans cette plage de température. En complément la spectrométrie de masse à ionisation secondaire a été utilisée pour tenter de corréler les variations de ductilité à la distribution du bore aux joints de grains. D'autres essais de fissuration à chaud en soudage (Varestraint, PVR) ont été effectués pour confirmer l'influence de la teneur en bore sur la sensibilité à la fissuration de l’acier 316L. Les résultats indiquent que des fissures apparaissent sur toutes les éprouvettes et que le chargement mécanique externe minimal pour créer les fissures de liquation diminue avec la teneur en bore. Plus la teneur en bore est élevée, plus le matériau est donc sensible à la fissuration à chaud par liquation. Un critère de fissuration à chaud par liquation a été déterminé en se basant sur les résultats des essais de ductilité à chaud et la simulation des essais de soudage
Liquation cracking may occur in the heat-affected zone during welding. Two factors influence this phenomenon: the tensile stresses generated during welding and the potential loss of ductility due to the presence of a liquid film at grain boundaries depending on their chemical composition. Gleeble hot ductility tests have been used to study the combined effect of boron content and holding time on ductility drop in the liquation temperature range of a 316L type austenitic stainless steel. It is shown that high boron contents and short holding times promote the loss of ductility in this temperature range. Secondary ion mass spectrometry has been used inattempt to correlate mechanical results to boron distribution either at grain boundaries or in the bulk. Other hot cracking tests (Varestraint, PVR) have been performed to confirm the influence of boron content on hot cracking sensitivity of AISI 316L stainless steels during welding. Results indicate that cracks appear on all specimens and that the minimum external mechanical loading for liquation cracking decreases with boron content. The higher the boron content is, the more the specimen exhibits tendency to hot cracking. A liquation hot cracking criterion has been determined, based on the results of the hot ductility tests and the simulation of welding tests

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Duportal, Malo. "Impact de la concentration en hydrogène sur les processus de dissolution et de passivation d’un acier inoxydable austénitique." Thesis, La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS024.

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Abstract:

De nombreux phénomènes sont susceptibles d’occasionner l’adsorption puis l’absorption d’hydrogène à la surface d’un matériau, modifiant ainsi ses propriétés intrinsèques de cœur comme de surface. En particulier, l’hydrogène introduit peut impacter les processus de corrosion, sujet encore que peu exploré et qui reste à interroger. Dans ce cadre, le présent travail a pour objet d’évaluer l’impact de l’absorption d’hydrogène sur les mécanismes de dissolution et passivation d’un acier inoxydable austénitique AISI 316L. Dans un premier temps, une caractérisation fine de la distribution d’hydrogène a été conduite. Les résultats obtenus ont montré un fort gradient de concentration permettant d’estimer le coefficient de diffusion ainsi que la concentration locale d’hydrogène. De plus, des techniques de caractérisation telles que le MET et la nano-indentation ont révélé que cette localisation induit une augmentation de la dureté, la formation de défauts de type dislocations, ainsi qu’une transformation locale de phase (γ→ε). Dans un deuxième temps, l’impact de l’absorption d’hydrogène sur les processus anodiques de l’alliage a été questionné. En particulier, les essais électrochimiques réalisés ont montré une augmentation des cinétiques dans le domaine anodique après absorption d’hydrogène. En présence du soluté le pic d’activité et la densité de courant passif sont sensiblement augmentés, et la résistance à la corrosion par piqûre est nettement altérée. Des analyses XPS ex-situ ont souligné le peu de modifications de la couche passive alors qu’une diminution significative de résistance a été clairement observée par EIS. Une augmentation des cinétiques de dissolution a clairement été établie par de analyses ICP, même si les poids respectifs de la dissolution et de l’oxydation de l’hydrogène n’ont pu être clairement quantifiés. Les modifications observées après chargement semblent en partie réversibles avec la désorption de l’hydrogène. Les résultats démontrent donc que l’hydrogène mobile est majoritairement responsable des effets observés, et que l’hydrogène piégé irréversiblement et les modifications métallurgiques induites par l’hydrogène et n’ont que peu d’effet sur les processus de corrosion même s’ils peuvent expliquer la non-réversibilité totale des effets observés
Different processes can lead to hydrogen absorption on the surface of the materials and can decrease their inherent materials properties, especially their surface characteristics. Interactions between these modifications and corrosion processes have to be more thoroughly studied. In this context, this work aims to investigate the role of hydrogen absorption on the dissolution and passivation mechanisms of the AISI 316L. First, the total absorbed hydrogen concentration has been quantified after an electrochemical charging process. Then, we evaluated the different hydrogen states in the material and its distribution from surface to the bulk. Results suggest a strong concentration gradient and allows to estimate both an apparent coefficient of diffusion and a local hydrogen concentration. In addition, we observed that the local hydrogen increased hardness enhanced the dislocations density and induced an occasionally phase transformation to martensite (γ→ε). In the second time, the influence of hydrogen on anodic processes on the AISI 316L have been investigated. For that purpose, electrochemical tests have been conducted and show an increase of anodic kinetics after hydrogen absorption. Hydrogen induced an increase of the passive current density while the pitting resistance is widely degraded. XPS analyses attest of a similar passive layer (thickness and composition) before and after H-charging even though EIS results show a decrease of the resistance. Inductively Coupled Plasma showed that hydrogen promotes dissolution processes. The modifications induced by hydrogen are partially reversible with hydrogen desorption. Our results illustrate that mobile hydrogen is mainly responsible for the decrease of the properties and that trapped hydrogen and / or metallurgical modifications induced by electrochemical charging have few effects on the corrosion process even they highlight the partial non-reversibility of the observed effects

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Lewis, François. "Étude sur les propriétés d'adhérence des revêtements fluorocarbonés déposés par plasma sur l'acier inoxydable 316L pour les stents coronariens." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/26602/26602.pdf.

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Abstract:

Les stents coronariens sont des dispositifs médicaux utilisés pour soutenir mécaniquement les artères atteintes d’athérosclérose. Cette maladie se caractérise par l’accumulation de dépôts lipidiques à la surface des parois artérielles, ce qui provoque une diminution du diamètre effectif de l’artère et la perturbation du débit sanguin. Les stents sont principalement constitués d’une structure métallique recouverte d’un polymère. Malgré leur succès commercial, plusieurs lacunes au niveau de l’adhérence sont rapportées à la suite de leur expansion, telles que des délaminations et l’apparition de fissures. Ces défaillances affectent notamment l’efficacité des stents. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier cette problématique en utilisant des revêtements fluorocarbonés déposés par plasmas. Ces travaux doctoraux proposent une nouvelle technique d’évaluation de l’adhérence appelée, le Small Punch Test. Cette méthode reproduit l’expansion d’un stent sur des échantillons plats ce qui facilite les caractérisations des revêtements après déformation. Des caractérisations au microscope électronique à balayage ainsi qu’au microscope à force atomique ont permis d’évaluer l’influence de l’épaisseur des revêtements sur leur cohésion. Des fissures ont été observées sur les échantillons possédant une épaisseur supérieure à 35 nm. Afin de déposer des revêtements à faible teneur en nano-pores et d’augmenter leur stabilité en milieu aqueux, ces travaux étudient également la croissance et les propriétés des revêtements fluorocarbonés en fonction de différents décapages plasmas. Les décapages d’hydrogène ont notamment conduit à la formation d’hydroxydes à la surface de l’acier qui ont agit comme initiateur à la polymérisation. Le revêtement ainsi formé possède une teneur réduite en nano-pores, est riche en CF2 et est composé de longues chaînes polymères tel qu’observé par XPS, ToF-SIMS et FTIR. Cependant, les décapages plasmas ont modifié et réduit l’épaisseur de la couche d’oxyde de l’acier inoxydable ce qui l’a rendue plus sensible à une post-oxydation.
Coronary stents are medical devices used to provide internal scaffolding to stenosed arteries. This disease is characterized by the deposition of lipids on the artery wall, a decrease of the artery diameter and blood flow disturbance. The stents are mainly made of a metal structure coated with a polymer film. Despite their commercial success, many adhesion problems are reported after their expansion, such as coating delamination and cracking. These coating failures decrease the stent’s efficiency and durability. The aim of this thesis was to study this problem using fluorocarbon coatings deposited by plasma polymerization This thesis proposes a new technique, named Small Punch Test, to evaluate the coating adhesion. This method simulates the stent expansion on flat substrates, which facilitates the evaluation of the coating properties after deformation. Scanning electron microscope and atomic force microscope investigations showed the importance of the coating thickness on their cohesion properties. Cracks were observed on specimens with a coating thickness higher than 35 nm. To deposit coatings with a low density of nano-defects and to increase their stability in aqueous media, this research investigates the growth and properties of fluorocarbon films deposited on plasma etched substrates. Hydrogen plasma played a key role, with the formation of hydroxide as film growth initiator. During the first polymerization steps, hydroxides may lead to the formation of fluorocarbon coatings with low nano-defect density, high content in CF2 and long polymer chains, as observed by XPS, ToF-SIMS and FTIR. However, plasma etchings modified and lowered the oxide layer thickness of stainless steel and increased the sensitivity of samples to post-oxidation.

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Auger, Jean-Marc. "Étude de la frittabilité de composites céramique-métal (alumine-acier inoxydable 316L) - Application à la conception et à l'élaboration de pièces multimatériaux multifonctionnelles architecturées." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00487974.

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Abstract:

L'étude porte sur l'élaboration et la caractérisation des propriétés mécaniques de composites architecturés alumine / acier inoxydable 316L. Les matériaux obtenus sont doublement composites dans le sens où ils sont constitués d'un empilement de couches successives (architecture), chacune de ces strates étant elle-même un composite métal/céramique dispersé. Les différents aspects abordés concernent l'élaboration de monolithes composites dispersés par métallurgie des poudres, la détermination des propriétés mécaniques des architectures par mesure et simulation numérique, et la problématique de la réalisation de composites architecturés. L'observation des monolithes a mis en évidence un effet inhibiteur du carbone sur la densification de l'alumine lors du frittage. Des interactions complexes relient le carbone (issu d'un déliantage incomplet), l'acier (et sa microstructure) et le chrome, agissant sur la densité de ce type de matériau, et rendant l'élaboration délicate. Des lois de comportement ont pu être obtenues pour ces composites dispersés, par une approche double mêlant calculs d'homogénéisation (pour l'élasticité) et modèle analytique basé sur des mesures expérimentales (pour la plasticité). Ces lois ont permis la modélisation par éléments finis d'un choc plan à faible énergie sur différentes architectures composites en couches. La comparaison de ces résultats avec des essais expérimentaux a mis en évidence que la présence d'une architecture améliore la résistance au choc par rapport aux monolithes, ainsi que certains paramètres agissant sur la tenue au choc, comme l'épaisseur globale du matériau.

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Mazouz, Hamoudi. "Frottement, usure et lubrification de couples de biomatériaux : Cas du PEHD / zircone et cas de l'acier inoxydable austénitique 316L / zircone." Compiègne, 2003. http://www.theses.fr/2003COMP1464.

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Abstract:

Les potentialités des biomatériaux demeurent très grandes dans les applications tribologiques. Dans tous les cas, il faut bien connaître les matériaux pour définir concrètement leurs domaines d'applications et donc disposer des moyens fiables et significatifs de caractérisation. Ceci est d'autant plus vrai que le comportement tribologique n'est pas une propriété intrinsèque des matériaux, il dépend, en effet, d'un certain nombre de paramètres:les conditions nominales d'essai, le chargement, la fréquence, la température et l'humidité par exemple, les propriétés et les structures des couples des matériaux en ±contactα ainsi que les caractéristiques propre du dispositif d'essai et du milieu environnant. Les essais de frottement et usure ont été effectués sur un tribomètre alternatif. Une variété de biomatériaux a été testée, dont le comportement tribologique des couples de biomatériaux PEHD/ zircone et acier inoxydable austénitique /zircone en fonction de plusieurs paramètres, notamment du milieu. Plusieurs moyens ont été utilisés pour analyser les surfaces en frottement: la stréographie, le microscope électronique à balayage, le microscope interferrométrique et l'analyse par diffraction X, en outre un test de cytotoxicité a été pratiqué. Cette approche globale a permis de montrer le rôle important du milieu en présence sur le comportement des couples considérés. Une comparaison en termes morphologiques et analytiques, des débris obtenus en conditions réelles et a été également réalisée ceux provoqués par les essais de frottement et usure sur machine dans les différents milieux. L'analyse d'émission acoustique semble prometteuse pour la tribologie, des essais de frottement et usure ont été réalisés en conditions d'instrumentation de cette technique afin de conforter, à partir de l'analyse des signaux, les phénomènes tirés de la caractérisation, montrer un apport significatif sur l'analyse de la genèse des débris et leurs évacuation, et contribuer à la constitution de banque de données.

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Relave, Sébastien. "Caractérisation et prédiction de la microstructure obtenue par fabrication additive. Application aux aciers inoxydables." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEM003.

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Abstract:

Dans la famille des procédés de fabrication additive, le procédé laser beam melting (LBM) permet la conception de formes complexes par une méthode de construction couche par couche, à partir d’un lit de poudre. La compréhension des mécanismes de solidification mis en jeu lors de la fabrication est encore trop peu maitrisée pour une optimisation du procédé LBM Ainsi cette étude a pour objectif d’optimiser les caractéristiques des composants issus du procédé LBM. Pour parvenir à notre but, cette étude a été découpée en deux parties : la première a porté sur l’étude de l’influence des paramètres procédés et de la composition d’alliage sur la microstructure des échantillons fabriqués par LBM, tandis que la seconde concernait le développement d’un modèle thermique visant à prédire la microstructure. Au cours de cette étude, des analyses microstructurales et mécaniques ont été menées sur des pièces 3D en acier 316L, construites en faisant varier les paramètres procédés et la composition des poudres. Cette partie a pu mettre en évidence l’influence non négligeable de la composition chimique sur le chemin de solidification de l’alliage, impactant directement la microstructure de solidification donc indirectement, les propriétés mécaniques. Parallèlement à cette étude, le modèle thermique développé a permis d’identifier la structure de solidification et d’estimer la forme et la taille de la zone fondue, en fonction des paramètres procédés utilisés dans la première partie. La compréhension approfondie du mécanisme de solidification rencontré lors du procédé LBM, permet d’émettre des recommandations sur les compositions de la nuance 316L la plus adaptée à ce procédé
The laser beam melting (LBM) is an additive manufacturing process that allows the production of complex samples trough a layer-by-layer melting of the powder bed by the laser beam. In the most of the studies, the solidification mechanisms were not studied in details. However, from scientific and practical point of view, it is necessary to study and to describe these mechanisms which can help to optimize the mechanical properties of LBM samples. The purposes of this study were to analyse the influence of process parameters and the powder chemical composition on the microstructure of manufactured parts and to develop a numerical simulation model capable to predict the microstructure of the part after material solidification. In this work, the microstructure and mechanical properties of 316L alloy LBM samples were analysed in dependence on the process parameters and the chemical composition of the powders. The results obtained during the study showed the significant influence of the chemical composition of the powder on the sample microstructure for the same process parameters. It was found that the chemical composition impacts the solidification path of the alloy, the latter can give different microstructure and therefore different mechanical properties. Meanwhile, thanks to thermal model developed, the solidification structure and the shape and size of the melting pool have been identified, according to the process parameters used for the experiment part. Finally, the link between the microstructure observed and the microstructure predicted by the model have been settled, leading to a deeper understanding of the solidification mechanism encountered during the LBM process

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Cumbunga, Judice. "Modeling and optimization of the thermomechanical behavior of metal partsobtained by sintering : Numerical and experimental approach." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCA006.

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Abstract:

Le procédé de frittage sans pression à l'état solide est un traitement thermique appliqué pour améliorer ou ajuster les propriétés du matériau en fonction de son domaine d’application, compte tenu de sa capacité à traiter des pièces à géométrie complexe, de sa grande précision dimensionnelle, de ses petites dimensions et de son adéquation aux matériaux doux et durs. Cependant, la modélisation de ce type de procédé s’avère une tâche difficile, car un modèle approprié doit prendre en compte différents aspects, à savoir le caractère multi-échelle et multiphysique du problème, la forte non-linéarité du matériau, la complexité des géométries et enfin la nature des conditions aux limites, etc. Sur le plan industriel, les paramètres de traitement thermiques appropriés sont principalement obtenus par essais. La simulation numérique permet de réduire les coûts de ces essais et de fournir des prévisions ou des recommandations plus utiles pour la production réelle, que les essais de frittage proprement dits. De nombreux travaux de recherche ont été consacrés aux développements de modèles mathématiques et numériques avec des approches adaptées à différents niveaux ou échelles, tels que la petite échelle (niveau atomique), la méso-échelle (niveau des particules, des grains et des pores), et l'échelle du continuum (niveau des composants). La capacité et la maitrise de pouvoir prédire l'évolution de la microstructure ont placé le modèle mésoscopique (au niveau des particules, des grains et des pores) devant les autres.Sur le plan recherche, la question posée serait donc "Étant donné une pièce brute obtenue par MExAM, comment simuler numériquement l'évolution de la microstructure (à partir d’un état microstructural initial) pour contrôler les changements dans les propriétés thermomécaniques pendant le processus de frittage à l'état solide ?"Un modèle de calcul robuste, basé sur une approche multiphysique et multiéchèle, a été développé, testé et validé. Il permet la prédiction des évolutions de la microstructure et des grandeurs thermiques et mécaniques du matériau. Le modèle repose sur la méthode des éléments finis et prend en compte de manière progressive les couplages multiphysiques (thermique, mécanique et microstructure) influant sur le comportement du matériau. Un traitement particulier a été étudié pour la prise en compte des phénomènes non linéaires. Les résultats des différentes simulations ont montré que le modèle développé est capable de prédire avec une précision correcte le comportement du processus de frittage. Le cas particulier du comportement du matériau pour le MExAM a été présentée, ainsi que la manière d'utiliser le modèle pour optimiser ses propriétés thermomécaniques. L'optimisation a été réalisée en couplant les résultats des différentes simulations avec la méthode Taguchi. Il faut souligner que les résultats obtenus à partir de l'analyse des propriétés des matériaux témoignent de la réussite de l'application du modèle, tant du point de vue de la prévision du comportement microstructural et thermomécanique du matériau, que du point de vue de l'optimisation de ses propriétés
The pressureless solid-state sintering process is a thermal treatment applied to improve or adjust material properties according to its field of application, given its ability to handle parts with complex geometries, high dimensional accuracy, small dimensions and suitability for soft and hard materials. However, modeling this type of process proves to be a difficult task, as an appropriate model needs to take into account various aspects, namely the multi-scale and multi-physics character of the problem, the high non-linearity of the material, the complexity of the geometries and, last but not least, the type of boundary conditions. From an industrial point of view, the appropriate heat treatment parameters are mainly obtained by trial and error. Numerical simulation makes it possible to reduce the cost of these tests and to provide more useful predictions or recommendations for actual production, than sintering tests themselves. Numerous research projects have been devoted to the development of mathematical and numerical models with approaches adapted to different levels or scales, such as the small scale (atomic level), the meso-scale (particle, grain and pore level), and the continuum scale (component level). The ability to predict the evolution of microstructure has put the mesoscopic model (at particle, grain and pore level) ahead of the others.In research terms, the question posed would therefore be "Given a untreated part obtained by MExAM, how can we numerically simulate the evolution of the microstructure (from an initial microstructural state) to control changes in thermomechanical properties during the solid-state sintering process ?"A robust computational model, based on a multiphysics and multi-scale approach, has been developed, tested and validated. It enables us to predict the evolution of the material's microstructure, thermal and mechanical properties. The model is based on the finite element method, and progressively takes into account the multiphysical couplings (thermal, mechanical and microstructure) that influence the material's behavior. Special considerations have been given to the integration of non-linear phenomena. The results of the various simulations have shown that the model developed is capable of predicting the behavior of the sintering process with correct accuracy. The special case of material behavior for MExAM was presented, as well as how to use the model to optimize its thermomechanical properties. Optimization was achieved by coupling the results of the various simulations with the Taguchi method. It should be noted that the results obtained from the analysis of material properties confirm the successful application of the model, both in predicting the microstructural and thermomechanical behavior of the material, and in optimizing its properties

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Wang, Mi. "Comportement électrochimique d'un acier inoxydable sous rayonnement et en milieu représentatif des réacteurs à eau pressurisée (REPs)." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00915575.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à l'étude du comportement des aciers inoxydables sous irradiation exposés en condition primaire des réacteurs à eau pressurisée (REP). Le potentiel électrochimique de l'acier inoxydable austénitique 316L et les paramètres environnementaux comme la teneur en hydrogène, ont été mesurés de façon continue à haute température (HT) et haute pression (HT) grâce à un dispositif expérimental unique, la cellule HTHP. Deux sources d'irradiation ont été utilisées: les protons et les électrons. Le comportement électrochimique du 316L s'est avéré similaire dans les deux cas: (i) une augmentation du potentiel sous irradiation de l'ordre de la dizaine de millivolts ("réponse oxydative"); (ii) l'augmentation de la teneur en hydrogène diminue cette augmentation du potentiel sous irradiation; (iii) une synergie est observée entre le vieillissement à 300 C et la fluence qui conduit également à limiter la réponse oxydative sous irradiation. Les observations du film passif d'oxydes mettent en évidence la présence de nickel métallique dans l'ensemble des oxydes (interne et externe) en présence d'hydrogène, sans irradiation. Après les irradiations les plus fortes, des cavités (piqûres) sont observées en surface du 316L. Ces défauts sont attribués à l'effet de la radiolyse de l'eau et de l'irradiation de la couche passive. La radiolyse influence également l'évolution de la chimie du milieu primaire qui devient plus acide et plus oxydante. Il en résulte une augmentation du relâchement des cations métalliques et la présence d'hématite ( a-Fe2O3) sur le film d'oxyde externe de l'acier inoxydable lorsque les cavités (piqûres) sont formées.

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Lewis, François. "Etude sur les propriétés d'adhérence des revêtements fluorocarbonés déposés par plasma sur de l'acier inoxydable 316L pour les stents coronariens." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00814232.

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Abstract:

Les stents coronariens sont des dispositifs médicaux utilisés pour soutenir mécaniquement les artères atteintes d'athérosclérose. Cette maladie se caractérise par l'accumulation de dépôts lipidiques à la surface des parois artérielles, ce qui provoque une diminution du diamètre effectif de l'artère et la perturbation du débit sanguin. Les stents sont principalement constitués d'une structure métallique recouverte d'un polymère. Malgré leur succès commercial, plusieurs lacunes au niveau de l'adhérence sont rapportées à la suite de leur expansion, telles que des délaminations et l'apparition de fissures. Ces défaillances affectent notamment l'efficacité des stents. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier cette problématique en utilisant des revêtements fluorocarbonés déposés par plasmas. Ces travaux doctoraux proposent une nouvelle technique d'évaluation de l'adhérence appelée, le Small Punch Test. Cette méthode reproduit l'expansion d'un stent sur des échantillons plats ce qui facilite les caractérisations des revêtements après déformation. Des caractérisations au microscope électronique à balayage ainsi qu'au microscope à force atomique ont permis d'évaluer l'influence de l'épaisseur des revêtements sur leur cohésion. Des fissures ont été observées sur les échantillons possédant une épaisseur supérieure à 35 nm. Afin de déposer des revêtements à faible teneur en nano-pores et d'augmenter leur stabilité en milieu aqueux, ces travaux étudient également la croissance et les propriétés des revêtements fluorocarbonés en fonction de différents décapages plasmas. Les décapages d'hydrogène ont notamment conduit à la formation d'hydroxydes à la surface de l'acier qui ont agit comme initiateur à la polymérisation. Le revêtement ainsi formé possède une teneur réduite en nano-pores, est riche en CF2 et est composé de longues chaînes polymères tel qu'observé par XPS, ToF-SIMS et FTIR. Cependant, les décapages plasmas ont modifié et réduit l'épaisseur de la couche d'oxyde de l'acier inoxydable ce qui l'a rendue plus sensible à une post-oxydation

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Guerchais, Raphaël. "Influence d'accidents géométriques et du mode de chargement sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles d'un acier inoxydable austénitique 316L." Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0020/document.

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Abstract:

L'objectif de ces travaux de thèse est d'étudier l'influence de la microstructure et de défauts géométriques sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) d'un acier inoxydable austénitique 316L. La méthodologie proposée s'appuie sur des simulations par éléments finis (EF) d'agrégats polycristallins qui permettent de décrire les champs mécaniques à l'échelle des mécanismes impliqués dans les processus d'amorçage de fissures de fatigue.Une étude numérique préliminaire, s'appuyant sur des données expérimentales issues de la littérature, est conduite sur un cuivre électrolytique à l'aide de simulations numériques d'agrégats polycristallins en 2D. L'effet du trajet de chargement et de défauts artificiels de taille proche ou légèrement supérieure à celle de la microstructure sur les réponses mécaniques mésoscopiques sont analysés. Les capacités de prédiction de quelques critères de fatigue, s'appuyant sur des quantités mécaniques mésoscopiques, sont évaluées. Il est mis en évidence que les limites de fatigue macroscopiques prédites par un critère de fatigue probabiliste sont en accord avec les tendances expérimentales observées en fatigue multiaxiale et en présence de défauts.Une campagne expérimentale a été menée sur un acier austénitique 316L. Des essais de fatigue oligocyclique sont conduits afin de caractériser le comportement élasto-plastique du matériau. Des essais de FGNC, utilisant des éprouvettes avec et sans défaut de surface (défaut artificiel hémisphérique) ont été effectués pour estimer les limites de fatigue dans différentes conditions de sollicitation (traction, torsion, traction et torsion combinée, traction biaxiale) et pour plusieurs rayons de défaut. Dans le but de compléter la caractérisation du matériau, la microstructure est étudiée à l'aide d'analyses EBSD et la texture cristallographique est mesurée par diffraction des rayons X. Ces résultats expérimentaux sont utilisés pour reproduire, avec des simulations EF, les essais de FGNC sur des microstructures 2D et 3D représentatives de l'acier austénitique. L'hétérogénéité de quantités mécaniques mésoscopiques pertinentes en fatigue est discutée avec une attention particulière sur l'effet des défauts. L'approche probabiliste est appliquée aux résultats des modèles EF pour quantifier l'effet de la taille du défaut, pour différents trajets de chargement. La pertinence, vis-à-vis des observations expérimentales, des distributions de la limite de fatigue prédites est évaluée
The aim of this study is to analyze the influence of both the microstructure and defects on the high cycle fatigue (HCF) behaviour of a 316L austenitic stainless steel thanks to finite element (FE) simulations of polycrystalline aggregates.%The scatter encountered in the HCF behavior of metallic materials is often explained by the anisotropic elasto-plastic behavior of individual grains leading to a highly heterogeneous distribution of plastic slip.Since fatigue crack initiation is a local phenomenon, intimately related to the plastic activity at the crystal scale, it seems relevant to rely on this kind of modeling to evaluate the mechanical quantities.A preliminary numerical study, based on experimental data drawn from the litterature, was conducted on an electrolytic copper using simulations of 2D polycrystalline aggregates. The effect of the loading path and small artificial defects on the mesoscopic mechanical responses have been analyzed separately. Moreover, the predictive capabilities of some fatigue criteria, relying on the mesoscopic mechanical responses, has been evaluated. It was shown that the macroscopic fatigue limits predicted by a probabilistic fatigue criterion are in accordance with the experimental trends observed in multiaxial fatigue or in the presence of small defects.An experimental campaign is undertaken on an austenitic steel 316L. Low cycle fatigue tests are conducted in order to characterize the elasto-plastic behavior of the material. Load-controled HCF tests, using both smooth specimens and specimens containing an artificial hemispherical surface defect, are carried out to estimate the fatigue limits under various loading conditions (tension, torsion, combined tension and torsion, biaxial tension) and several defect radii. To complete the characterization of the material, the microstructure is studied thanks to EBSD analyzes and the cristallographic texture is measured by X-ray diffraction. These experimental data are used to reproduce, with FE simulations, the HCF tests on 2D and 3D microstructures representative of the austenitic steel. The heterogeneity of the mesoscopic mechanical quantities relevant in fatigue are discussed in relation to the modeling. The results from the FE models are then used along with the probabilistic mesomechanics approach to quantify the defect size effect for several loading paths. The relevance, with respect to the experimental observations, of the predicted fatigue strength distributions is assessed

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Auger, Jean-Marc. "Etude de la frittabilité de composites céramique-métal (alumine-acier inoxydable 316L) - Application à la conception et à l’élaboration de pièces multimatériaux multifonctionnelles architecturées." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2010. http://www.theses.fr/2010EMSE0566/document.

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Abstract:

L’étude porte sur l’élaboration et la caractérisation des propriétés mécaniques de composites architecturés alumine / acier inoxydable 316L. Les matériaux obtenus sont doublement composites dans le sens où ils sont constitués d’un empilement de couches successives (architecture), chacune de ces strates étant elle-même un composite métal/céramique dispersé. Les différents aspects abordés concernent l'élaboration de monolithes composites dispersés par métallurgie des poudres, la détermination des propriétés mécaniques des architectures par mesure et simulation numérique, et la problématique de la réalisation de composites architecturés. L'observation des monolithes a mis en évidence un effet inhibiteur du carbone sur la densification de l'alumine lors du frittage. Des interactions complexes relient le carbone (issu d'un déliantage incomplet), l'acier (et sa microstructure) et le chrome, agissant sur la densité de ce type de matériau, et rendant l'élaboration délicate. Des lois de comportement ont pu être obtenues pour ces composites dispersés, par une approche double mêlant calculs d'homogénéisation (pour l'élasticité) et modèle analytique basé sur des mesures expérimentales (pour la plasticité). Ces lois ont permis la modélisation par éléments finis d'un choc plan à faible énergie sur différentes architectures composites en couches. La comparaison de ces résultats avec des essais expérimentaux a mis en évidence que la présence d'une architecture améliore la résistance au choc par rapport aux monolithes, ainsi que certains paramètres agissant sur la tenue au choc, comme l'épaisseur globale du matériau
This study deals with forming and mechanical properties characterization of structured composites constituted from alumina and 316L stainless steel. Materials obtained can be considered twice composites, as they are made successive layers (structure), each one being a dispersed ceramic/metal composite by itself. The different aspects of this work cover monolithic dispersed composites elaboration through powder metallurgy, architectures mechanical properties determination through both measurements and numerical simulation, and problems linked to layered composites production. Experiments on monolithic composites have evidenced an inhibiting effect linked with carbon presence on alumina densification during sintering. Complex interactions happen between carbon (residues from imperfect debinding), steel (and microstructures thereof) and chromium, resulting in altered densification, which renders elaboration difficult. Mechanical behaviour laws could be obtained for these dispersed composites, using both behaviour homogenization (for plasticity) and analytic models based on experiments (for plasticity). These laws allowed finite elements modelisation of low energy plane versus plane impact tests for varying layered architectures. Comparison with experimental tests showed that layered structures increase impact resistance compared to monolithic composites, and allowed to determine some parameters, like parts thickness, susceptible to improve it. In spite of imperfect connexion between experimental data and numerical simulation, the latter is sufficient in order to optimize architecture choice

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Li, Linwei. "Etude thermo-chimico-mécanique de l’acier inoxydable AISI 316L oxydé entre 700°C et 900°C sous air humide." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS539.

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Abstract:

La motivation de cette étude est d’étudier les effets de vapeur d’eau sur le comportement d’oxydation à haute température au point de vue des contraintes internes dans les couches d’oxyde. Les tests d’oxydation de l’acier inoxydable austénitique AISI 316L ont été effectués de 700°C à 900°C sous air contenant différentes humidités (0-8% vol) pendant différentes durées (6-96h). La morphologie de la surface d’oxyde, la microstructure de la section transversale, l’identification de phases d’oxyde, les contraintes de croissance et les contraintes résiduelles ont été analysées. Les résultats obtenus démontrent que : (1) La nature et la distribution des oxydes varient selon la température et la teneur de vapeur d’eau. (2) Les contraintes résiduelles sont en relation directe avec la température et la composition des oxydes. (3) La génération et la relaxation des contraintes pendant l’oxydation ont une importance majeure car elles jouent un rôle clé sur l’évolution de la microstructure. Les contraintes de croissance en traction et en compression conduisent à des microstructures distinctes des couches d’oxyde. (4) Les contraintes de croissance sont très sensibles à la présence de vapeur d’eau et leur teneur, en particulier les contraintes de croissance en traction développées sous air humide qui ont une relation très étroite avec le phénomène de l’oxydation « breakaway ». En final, en se basant sur les analyses thermo-chimie-mécanique, les mécanismes d’oxydation ont été proposés en tenant compte la présence ou pas de vapeur d’eau
The motivation of this study is to investigate the effects of water vapor on the oxidation behaviors of AISI 316L at high temperatures from the view of internal stresses in the oxide scales. Oxidation tests of AISI 316L austenitic stainless steel have been performed from 700˚C to 900˚C in the air with different water vapor contents (0 – 8 vol.%) for various durations (6 – 96 hours). The oxide surface morphology, cross-section microstructure, oxide phase identification and residual stresses in the oxide scales have been studied. The obtained results indicate that: (1) The oxide constituent distribution varies with both temperature and humidity. (2) Residual stresses show the temperature and chemical component dependence. (3) The stress generation and relaxation during oxidation are of great significance due to their key role in the oxide microstructure evolution. Net tensile and compressive growth stresses lead to distinct microstructures of oxide scales. (4) The growth stress also shows sensitivity to water vapor and its concentration, particularly the tensile growth stress developed in humid air, which has a close relationship with breakaway oxidation. Finally based on thermo-chemo-mechanical analyses, oxidation mechanisms have been proposed in two cases in regard to water vapor presence or absence

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Fouilland-Paillé, Laurence. "Analyse des effets induits sur un acier inoxydable de type 316L par un traitement par explosif : application au comportement en fatigue et en usure." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2315.

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Abstract:

Un acier inoxydable de type 316l a ete traite par un explosif primaire sous deux compositions differentes engendrant dans le materiau des pressions de 3 a 6 gpa respectivement et avec des epaisseurs de couche explosive variant de 0,5 mm a 1,5 mm. Il en resulte un ecrouissage mecanique important directement relie aux conditions de traitement et caracterise par une augmentation de la microdurete et un maximum situe vers 20 m de profondeur. L'augmentation de microdurete est associee a un maclage dont l'evolution de la densite suit le profil de microdurete. Les contraintes residuelles determinees par rx sont de tension en surface puis de compression entre 20 et 100 m de profondeur. Une simulation 2d montre la progression des ondes de compression dans l'explosif et dans l'acier et confirme que l'amplitude de l'onde diminue en s'enfoncant dans l'acier tandis que le temps de maintien augmente (tout en restant de l'ordre de la microseconde). Par ailleurs, le temps de maintien en surface augmente avec l'epaisseur du depot explosif. En fatigue, les essais conduits a deformation plastique imposee montrent l'importance de l'ecrouissage induit au cours du traitement, sur le niveau des contraintes relevees. A contrainte imposee, le gain en duree de vie peut atteindre 7. Le traitement par explosif confere au materiau une bonne resistance a l'usure en raison d'un film de plomb tres adherent qui joue le role de lubrifiant solide. Le grain peut atteindre un facteur 200

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ALAIN, REGIS. "Comportement en fatigue plastique d'un acier inoxydable austénitique type 316L entre 20°C et 600°C : étude des facteurs gouvernant la durée de vie." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2295.

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Abstract:

Nous avons etudie le comportement intrinseque en fatigue plastique de l'acier inoxydable 316l, sous vide, entre 20 et 600c. Aux temperatures intermediaires (200 a 500c), le materiau presente un glissement plus planaire qu'a 20 et 600c, du au vieillissement dynamique et qui conduit a: un durcissement cyclique secondaire associe a la formation de la structure de dislocations en cotes de velours, caracterisee par une repartition homogene de la deformation plastique; une augmentation de la duree de vie, associee a une amelioration de la resistance a l'amorcage et a la propagation des fissures. La duree de vie (maximale a 300c) depend de la competition de facteurs antagonistes (homogeneite, reversibilite, et niveau de contrainte). Nous avons utilise les proprietes de la structure en cotes de velours pour etudier le role des differents facteurs mecaniques et microstructuraux dans les processus d'endommagement en fatigue a 20c, a forte et a faible amplitude de deformation plastique

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Maisonneuve, Marc. "Effet de transitoires oxygénés sur l'oxydation et la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-02612528.

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Abstract:

Le retour d’expérience sur les réacteurs à eau sous pression (REP) fait état de cas de corrosion sous contrainte (CSC), sur des composants en acier inoxydable écroui du circuit primaire de ces réacteurs. Le milieu primaire des REP est usuellement désaéré et hydrogéné. Des transitoires de fonctionnement nécessitent des appoints en eau au circuit primaire à partir de réservoirs dont le fluide est, pour certains exploitants, aéré, pour d’autres désaéré et contrôlé. Ces opérations peuvent induire des transitoires oxygénés qui peuvent constituer un facteur aggravant de la CSC des aciers inoxydables. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de déterminer l’effet de l’oxygène dissous, en milieu primaire REP, sur l’oxydation et la CSC d’un acier inoxydable 316L écroui. Pour cela, des essais d’oxydation et de CSC ont été réalisés en milieu primaire nominal (hydrogéné et désaéré), en milieu primaire aéré de façon permanente, et en milieu primaire avec transitoires oxygénés. La présence d’oxygène dissous dans le milieu modifie la nature et la composition des couches d’oxyde de surface des aciers inoxydables. Ainsi, la couche interne, compacte et riche en chrome en milieu nominal, est dépourvue de chrome et fortement poreuse dans les deux autres milieux, à l’exception d’un film mince (10 à 30 nm d’épaisseur) situé à l’interface métal/oxyde. De plus, des pénétrations intergranulaires d’oxyde, susceptibles de constituer des précurseurs pour la fissuration par CSC, sont observées en milieu nominal, sans et avec transitoires oxygénés, mais pas en milieu aéré. A l’issue des essais de CSC, des fissures intergranulaires de profondeur micrométrique ont été obtenues dans les trois milieux. Toutefois, la densité et la profondeur des fissures sont nettement plus élevées en milieu nominal, avec et sans transitoires oxygénés, qu’en milieu aéré. Ces différences semblent cohérentes avec l’absence de pénétrations intergranulaires d’oxyde en milieu aéré. De plus, avec transitoires oxygénés, les oxydes observés sur les flancs et en pointe de fissure de CSC ont une morphologie différente de ceux formés en milieu nominal, ce qui suggère que les transitoires oxygénés peuvent avoir un effet sur la sensibilité à la CSC. Ces résultats ont permis de proposer des scénarios pour l’amorçage de fissures intergranulaires de CSC, pour les trois milieux d’intérêt de cette étude
Operational feedback on the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) shows cases of stress corrosion cracking (SCC) affecting cold-worked stainless steel components. Some working steps require water from auxiliary reservoirs to be added to the primary water. Depending on the operator, this water can be either aerated, or deaerated and monitored. These aerated transients may have a detrimental effect on the SCC susceptibility of stainless steels. In this context, the aim of this work is to study the influence of dissolved oxygen on the oxidation and SCC susceptibility of a cold-worked 316L stainless steel in PWR primary water. For this purpose, oxidation and SCC tests were performed in PWR primary water with nominal (hydrogenated and deaerated), fully aerated, and aerated transients conditions. Dissolved oxygen was found to have a significant impact on the oxidation processes of stainless steels. In particular, the inner surface oxide layer is chromium-rich and dense in nominal conditions, while it is chromium depleted and porous in the two other environments, with the exception of a thin oxide film (10 to 30 nm thick) located at the oxide/alloy interface. Moreover, intergranular oxide penetrations, which can be considered as precursors for SCC initiation, were observed in nominal and aerated transients conditions, but not in fully-aerated ones. Intergranular and micrometric SCC cracks were observed after the SCC tests, in all three environments. A detailed quantification showed that they are more numerous and significantly longer and deeper in nominal conditions, and with aerated transients, compared to the fully-aerated ones. This difference seems coherent with the absence of intergranular oxide penetrations in fully-aerated conditions. Moreover, with aerated transients, oxides at the crack flanks and tip can either have a different morphology than in nominal conditions, suggesting that aerated transients may have an effect on SCC susceptibility. Based on these results, scenarios were proposed for intergranular SCC cracks initiation, in the three environments of this study

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Stinville, Jean-Charles. "Evolution des microstructures et textures locales par nitruration plasma de l'acier 316L : répercussion sur sa durabilité en fatigue." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00491846.

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Abstract:

Les matériaux métalliques de structure tels que les aciers, les alliages base titane, les superalliages base nickel utilisés dans les domaines de l'aéronautique, de l'énergie ou encore de l'automobile doivent être capables de résister à des sollicitations mécaniques sévères notamment de type fatigue dans des environnements agressifs. L'endommagement du à la fatigue se localise généralement en surface des matériaux. Il est donc souvent impératif d'améliorer les propriétés physiques et mécaniques de leur surface pour répondre au mieux aux exigences multiples qu'imposent les conditions de leur mise en service. Dans ce contexte, le PHYMAT a développé un ensemble de dispositifs d'élaboration originaux utilisant des ions de basse, moyenne ou haute énergie ainsi que des plasmas qui permettent de modifier les propriétés de surface des matériaux massifs ou d'élaborer des revêtements. En particulier, il a été mis au point des procédés de nitruration utilisant des ions de basse énergie : implantation-diffusion d'azote basse énergie-flux élevé et de nitruration plasma permettant d'introduire à température modérée (300-400°C) des atomes d'azote en solution solide de très fortes concentrations (20-25at%) sur des profondeurs particulièrement importantes (3-20μm). Les investigations dans le domaine de la fatigue misent en oeuvre par le LMPM ces dernières années sur des matériaux traités en surface montrent que des améliorations remarquables de durée de vie peuvent être obtenues y compris lorsque le traitement ne concerne qu'une épaisseur de l'ordre ou inférieure au micromètre. Ces résultats laissent penser que le procédé de nitruration plasma proposé permettrait alors d'améliorer les propriétés en fatigue de ces matériaux. En outre ce traitement présente le double avantage de pouvoir réaliser une nitruration des aciers inoxydables ce qui n'était pas possible auparavant et de pouvoir traiter des formes complexes non planes. Les résultats concernant la nitruration d'un acier inoxydable austénitique polycristallin de type 316L par ce procédé de nitruration plasma particulier ont permis de mettre en évidence différents phénomènes induits en surface. En particulier des effets importants de rotations cristallographiques des grains de surface ont été relevés conduisant à la création d'une texture de surface. Ces résultats ont été analysés à partir de mesures obtenues par EBSD sur de larges zones (LMPM). On montre notamment une tendance forte à la réorientation des grains vers les directions <111> et <001>. Ce processus s'accompagne de plasticité sous la forme de bandes de glissement et a même localement pour conséquence des phénomènes d'endommagement. Ces processus sont en grande partie dus à la dilatation des grains de surface lors de l'insertion d'azote en grande concentration pendant le traitement. L'étude des systèmes de glissement activés a permis de remonter en partie aux sollicitations mécaniques en surface dues au traitement (contrainte de compression résiduelle, dilatation normale à la surface). Il a été montré que le « gonflement » est directement lié à l'orientation cristallographique des grains (couplage EBSD - profilomètre optique interférométrique du LMS). Les expériences de diffraction des rayons X réalisées au PHYMAT ont permis de connaître plus précisément la structure de la zone nitrurée. Du coté des propriétés mécaniques, ont à pu mettre en évidence par des séries d'essais mécaniques de fatigue oligocyclique sous déformation plastique imposée (LMPM), une augmentation considérable des propriétés en fatigue (durée de vie multiplié par 3 fois sous forte déformation plastique imposée). Les nombreux essais menés au cours de l'année 2009 ont permis de montrer par leurs analyses que l'amélioration des propriétés en fatigue est directement liée aux contraintes de compression dans la couche nitrurée. Plus les contraintes de compression dans la couche sont élevées, plus la durée de vie en fatigue est importante. Ce résultat est remarquable en ce qui concerne la fatigue des aciers nitrurés. Le lien entre les modifications de la structure en surface du matériau et les conséquences sur l'amélioration en fatigue a été fait.

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Pellier, Julie. "Rôle de la force ionique, de l'albumine et du pH sur la dégradation par fretting-corrosion d'un contact acier inoxydable/PMMA. Application aux implants orthopédiques." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735400.

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Abstract:

La dégradation par fretting-corrosion des prothèses de hanche cimentées est l'une des principales causes de réintervention chirurgicale. L'étude du fretting-corrosion est effectuée entre un acier inoxydable 316L, matériau utilisé pour les tiges fémorales, et un polymère PMMA, matériau modèle du ciment chirurgical, dans différentes solutions, plus ou moins proches du liquide physiologique.L'étude a d'abord été réalisée à potentiel libre (OCP) pour être proche des conditions in vivo. L'influence des chlorures et le rôle de l'albumine, principale protéine du liquide physiologique, sur la dégradation du 316L et de sa couche passive sont ainsi évalués.Pour pouvoir obtenir des informations sur le courant de corrosion, des essais sont effectués à potentiel imposé. Le potentiel choisi est proche de la valeur de potentiel pendant fretting : E = -400 mV(ECS). Ce potentiel permet d'observer la transition entre courant cathodique et courant anodique en fonction de la force ionique. Lors d'un essai de fretting-corrosion, l'albumine joue le rôle d'inhibiteur de corrosion.La dégradation du 316L par fretting-corrosion est une combinaison entre l'usure corrosive, due au milieu physiologique contenant des chlorures, et l'usure mécanique. Il existe un terme de synergie entre usures corrosive et mécanique. L'influence de la force ionique et de l'albumine sur ce terme de synergie est aussi quantifiée.La forme de la trace d'usure en "W", caractéristique du fretting-corrosion, est due à un gradient de pH et à un mécanisme de corrosion proche de la corrosion caverneuse. Une étude à pH global imposé a permis d'estimer les valeurs probables de pH dans et à une courte distance de la zone d'usure.

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Wang, Mi. "Electrochemical Behaviour of Stainless Steel under Radiation and Exposed to Representative Chemistry in Pressurised Water Reactor Conditions." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/91/55/75/PDF/Mi_WANG_thesis.pdf.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à l'étude du comportement des aciers inoxydables sous irradiation exposés en condition primaire des réacteurs à eau pressurisée (REP). Le potentiel électrochimique de l'acier inoxydable austénitique 316L et les paramètres environnementaux comme la teneur en hydrogène, ont été mesurés de façon continue à haute température (HT) et haute pression (HT) grâce à un dispositif expérimental unique, la cellule HTHP. Deux sources d'irradiation ont été utilisées: les protons et les électrons. Le comportement électrochimique du 316L s'est avéré similaire dans les deux cas: (i) une augmentation du potentiel sous irradiation de l'ordre de la dizaine de millivolts ("réponse oxydative"); (ii) l'augmentation de la teneur en hydrogène diminue cette augmentation du potentiel sous irradiation; (iii) une synergie est observée entre le vieillissement à 300 C et la fluence qui conduit également à limiter la réponse oxydative sous irradiation. Les observations du film passif d'oxydes mettent en évidence la présence de nickel métallique dans l'ensemble des oxydes (interne et externe) en présence d'hydrogène, sans irradiation. Après les irradiations les plus fortes, des cavités (piqûres) sont observées en surface du 316L. Ces défauts sont attribués à l'effet de la radiolyse de l'eau et de l'irradiation de la couche passive. La radiolyse influence également l'évolution de la chimie du milieu primaire qui devient plus acide et plus oxydante. Il en résulte une augmentation du relâchement des cations métalliques et la présence d'hématite ( a-Fe2O3) sur le film d'oxyde externe de l'acier inoxydable lorsque les cavités (piqûres) sont formées
The dissertation focuses on the behaviour of stainless steel under irradiation and exposed to primary PWR conditions. The electrochemical potential of austenitic 316L stainless steel and the environmental parameters (hydrogen pressure, temperature, etc. ,) have been measured continuously at high temperature (HT) and high pressure (HP) under irradiation, using a unique experimental HTHP working cell. Two sources of irradiation, proton and electron beams, have been employed in the study. A high similarity of electrochemical behaviour under both types of irradiations has been observed: (i) an oxidative potential response under irradiation (few tens of millivolts); (ii) an increase in the hydrogen pressure reduces the oxidative potential response; (iii) a synergetic effect of thermal ageing and fluence leading to a decrease of the oxidative response under irradiation. The observations of the oxide film showed that without irradiation, metallic nickel in the inner and outer oxide films has been observed under a high hydrogen pressure. Under irradiation, um scale cavities (pits) have been observed in the strongly electron irradiated oxide film formed on 316L stainless steel. These defects are induced by the effect of irradiation of the passive film and water radiolysis. It is also shown that water radiolysis influences the PWR water chemistry by making it become a stronger oxidant at the oxide/solution interface. As a result, the release of metallic cations is increased and a-Fe2O3 hematite has been observed on the irradiated outer oxide film where cavities were formed

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Liang, Xiaoyu. "Comportement en fatigue à grand nombre de cycle d’un acier inoxydable 316L obtenu par fabrication additive : effets de la microstructure, de la rugosité et des défauts." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE017.

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Abstract:

Cette étude vise à étudier l'influence de la microstructure, de la rugosité et des défauts de surface sur le comportement en fatigue à grand nombre de cycles (FGNC) d'un acier inoxydable 316L obtenu par fabrication additive (FA). Composée d’un volet expérimental et d’un volet numérique, elle est motivée par le fait que les matériaux issus du procédé de FA présentent souvent un état de surface et une microstructure très distincts des couples procédés de fabrication / matériaux conventionnels. Afin de clairement identifier le rôle joué par chacun des facteurs influents sur la réponse en fatigue, différentes techniques de caractérisation (Profilométrie, EBSD, Tomographie RX, dureté …) sont employées et permettent de mettre en évidence un niveau de rugosité important après fabrication ainsi que des textures morphologiques et cristallographiques marquées. Pour ce qui est du comportement sous chargement mécanique, des essais cycliques à déformation totale imposée mettent en évidence un écrouissage cyclique avec durcissement puis adoucissement. Une importante campagne d’essais en fatigue est conduite sous différents modes de chargement (traction, flexion, torsion) et pour différentes configurations d’état de surface (brut de fabrication, poli). L’analyse des faciès de rupture fait apparaître le rôle prépondérant joué par les défauts de type « lack of fusion » sur les mécanismes d’amorçage en surface des fissures de fatigue. Un diagramme de type Kitagawa-Takahashi est construit à partir de l’observation de la taille des défauts à l’amorçage et le rôle des amas de défaut est clairement démontré. L’étude numérique comporte deux parties distinctes avec, d’abord, un travail préliminaire relatif à la construction d’une méthode non locale adaptée à la prise en compte des effets de microstructure en fatigue dans le cas d’un acier 316L corroyé. A partir des données collectées lors de la campagne expérimentale portant sur l’acier SLM 316L, un modèle d'éléments finis tenant compte de la rugosité, des défauts et de la microstructure est construit. Les calculs sont conduits en utilisant un comportement de type élasticité cubique associé ou pas à de la plasticité cristalline. À l'aide d’une approche faisant appel à la statistique des extrêmes, les résultats des simulations EF sont analysés de manière à quantifier les effets respectifs de la rugosité de surface, de la taille et morphologie des grains, de la texture cristallographique et des défauts
This study aims to investigate the influence of both the microstructure and surface defects on the high cycle fatigue (HCF) behavior of a 316L stainless steel obtained by additive manufacturing (AM). Surface defects and microstructure are dominant factors of fatigue behavior, while the AM materials often exhibit distinguished surface state and microstructure compared to conventional materials. The current study begins with an investigation of the material properties that are related to fatigue behavior. Microstructure observations of the powder and fabricated specimens are undertaken. Profilometry and tomography analyses make the inherent defects visible. The hardness, elastic behavior and elastic-plastic behavior are studied via mechanical tests. Then, load-controlled fatigue tests concerning different surface-treated specimens under different loading types are conducted. To reveal the mechanism of fatigue failure in the studied specimens, a comprehensive fractography analysis is carried out. Experimental research reveals the weakening of fatigue strength due to lack-of-fusion defects. Yet, the effect of the microstructural attributes is difficult to evaluate without numerical tools. A preliminary numerical study about the application of the non-local method in an explicit microstructure sensitive model is undertaken to complement the microstructure-sensitive modeling framework. Based on the data collected in the experimental campaign, a finite element model that can take into consideration of the defects and the microstructure of the SLM SS 316L is built up. Finite element analyses are performed with both cubic elasticity and polycrystal plasticity constitutive laws. With the help of the statistical method, the results from the FE model are used to quantitatively assess the influence of surface roughness and microstructural attributes on the fatigue performance of SLM SS 316L

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Carboni, Christelle. "Influence de traitements mécaniques de surface (choc laser et grenaillage de précontrainte) sur la tenue à la corrosion localisée de l'acier inoxydable 316L." Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1422.

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Abstract:

Cette étude avait pour objectif de caractériser les différentes modifications superficielles induites par traitement mécanique de surface sur l’acier inoxydable 316L, et de mettre en évidence l’influence de ces modifications sur le comportement électrochimique de cet acier. Toute une gamme de traitements mécaniques par laser (impulsions longues et courtes) a été mise en œuvre, à laquelle on peut ajouter le grenaillage de précontraintes, ce qui permet d’offrir une large palette d’états superficiels, qui sont caractérisés du point de vue chimique, morphologique, métallurgique et mécanique. Les surfaces sont alors caractérisées électrochimiquement dans une solution de NaC10,05M. Les traitements mécaniques entraînent la création de contraintes résiduelles de compression, et d’un écrouisage superficiel plus ou moins prononcé. Cet état mécanique s’accompagne d’une structure métallurgique de déformation, principalement sous forme de bandes de glissement persistantes et d’une topographie superficielle plus accentuée. Enfin, aucune modification chimique (composition chimique globale, propreté inclusionnaire) n’a été observée après les traitements, confirmant ainsi le caractère purement mécanique des effets induits. Toutes ces modifications sont à priori susceptibles d’entrainer des possibilités de couplage galvanique avec la matrice mais surtout, l’apparition de sites réactifs sur la surface. Or, différentes analyses ont permis de montrer une amélioration de comportement électrochimique après traitement purement mécanique : -Une meilleure passivité qui se traduit par une diminution des courants de passvité et une augmentation des potentiels libres. L’augmentation des contraintes résiduelles de compression et de l’écouissage semble alors favoriser la construction d’un film passif plus mince mais plus résistant. -Une réduction de la sensibilité à l’amorçage des piqûres et à leur repassivation à travers une augmentation des potentiels correspondants. -Une inhibition de la propagation de piqûres (réduction des masses dissoutes et piqûres moins profondes) à partir de surfaces précontraintes, révélant ainsi une réduction des mécanismes de dissolution anodique en fond de piqûre. Ces résultats soulignent un effet mécano-électrochimique, rarement étudié en corrosion localisée par piqûres.

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Sabatier, Laurent. "Apport des techniques d'analyse locale EBSD et AFM à l'étude de l'émergence des bandes de glissement induites par fatigue dans l'acier inoxydable 316L : influence de couches minces." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2302.

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Abstract:

Cette thèse vise à évaluer ce que les techniques d'analyses locales récentes que sont l'EBSD et l'AFM permettent d'apporter dans l'étude des conditions de déformation et d'endommagement en surface d'un acier inoxydable 316L sollicité en fatigue (LCF). Une première partie concerne la caractérisation de la structure fine des bandes de glissements produites au cours du cyclage. La morphologie des extrusions-intrusions y est étudiée à l'échelle nanométrique (AFM) en relation directe avec les configurations cristallographiques locales (EBSD). L'influence de l'air ambiant y est étudiée par comparaison avec des résultats établis sous vide. Une seconde partie porte sur les effets induits par deux couches minces influant sur les processus d'émergence des bandes de glissement : un film (0,1æm) de NiTi de structure amorphe ayant des effets bénéfiques sur la durée de vie du 316L et une couche d'oxydes produite à haute température dont les caractéristiques dépendent de l'orientation des grains du substrat
The local surface deformation damage processes induced by fatigue (LCF) in the 316L stainless steel have been analysed by coupling the two recent Electron Back Scattering Diffraction and Atomic Force Microscopy techniques. A first part relates to the fine structures of persistent slip bands : the morphology of the extrusions-intrusions is studied at a nanometric scale (AFM) in direct relationship with the local cristallographic configuration (EBSD). The influence of the ambient air is studied by comparison with results established in vacuum. The second part concerns the effects induced on the emergence of slip bands by two coatings : an homogeneous and amorphous thin NiTi film (0. 1 æm) known to increase the fatigue life of the 316L and an oxide layer produced at 600ʿC whose characteristics depend on the orientation of the grains of the substrate

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Gallovits, Chabchoub Myriam. "Oxydation d'aciers faiblement alliés et d'aciers inoxydables par plasma type Glidarc; analyse spectroscopique de la couche d'oxydes développée et du plasma." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES078.

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Abstract:

Les propriétés oxydantes d'un plasma d'oxygène type décharge glissante et d'un plasma inductif basse pression sont testées sur des cibles métalliques d'aciers faiblement alliés (XC 38, 40 CAD 6-12) et d'aciers inoxydables (AISI 304, 310 et 430). La caractérisation des couches d'oxydes formées après traitement est réalisée par différentes méthodes : spectroscopie optique de réflexion (UV-VIS proche IR, IRFT) ; diffraction des rayons X ; spectroscopie Mössbauer et MEB-EDS. L'analyse de ces couches montre l'apparition de Fe2O3 et de Fe3O4 dans le cas des aciers faiblement alliés, de Fe2O3 et d'oxydes mixtes de fer et de chrome (Cr2-xFexO3, Fe1+xCr2-xO4) dans le cas des inox. L'apport thermique et l'augmentation de la puissance électrique favorisent l'évolution de l'épaisseur de la couche d'oxydes. L'analyse par spectroscopie d'émission d'un plasma d'air obtenue par décharge glissante révèle la présence de l'oxygène atomique et d'espèces moléculaires (radicaux OH et monoxyde d'azote NO) dans la décharge. La comparaison entre spectres expérimentaux et théoriques du système a2 x2 des espèces moléculaires NO et OH est menée pour évaluer les températures rotationnelle et vibrationnelle du milieu. Une estimation de la concentration des espèces NO a été présentée au cours de cette étude.

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Chniouel, Aziz. "Etude de l’élaboration de l’acier inoxydable 316L par fusion laser sélective sur lit de poudre : influence des paramètres du procédé, des caractéristiques de la poudre, et des traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS379/document.

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Abstract:

Dans le domaine de la métallurgie, la fabrication additive (FA) est un procédé de mise en forme des matériaux en pleine expansion dans plusieurs secteurs industriels tels que l’aéronautique, le spatial et l’automobile. L’exploitation des procédés de FA pour des applications dans l’industrie nucléaire est actuellement en cours d’étude dans différents pays. La FA permet d’élaborer des pièces optimisées avec des géométries complexes impossibles à réaliser avec les procédés conventionnels. Dans ce cadre, les travaux réalisés au cours de cette thèse visent à déterminer l’apport potentiel des procédés de FA pour la réalisation de composants métalliques pour diverses applications nucléaires dont les futurs réacteurs de Génération IV. Cette thèse présente les propriétés microstructurales et mécaniques de pièces en acier inoxydable 316L réalisées par procédé de fusion laser sélective sur lit de poudre (SLM, Selective Laser Melting). Trois thématiques ont été abordées dans cette étude : les paramètres du procédé SLM, les caractéristiques de la poudre et deux post-traitements thermiques (700°C-1h et compression isostatique à chaud : 1100°C-3h sous 1800 Bar). Leurs effets sur la microstructure et les propriétés mécaniques ont été analysés. Les propriétés en traction sur des éprouvettes en acier 316L ont été mesurées et comparées à celles d’un acier 316L forgé décrit par la norme RCC-MRX utilisée dans le domaine du nucléaire. Les résultats obtenus sont supérieurs à ceux de la norme et comparables à ceux d’un acier forgé. Cette thèse a permis de mieux cerner les interactions entre les paramètres liés au procédé, la microstructure et les propriétés mécaniques
Additive Manufacturing (AM) recently became an attractive manufacturing process in several industrial fields such as aeronautics, aerospace and automotive. The exploitation of AM processes for the nuclear industry is currently being studied in different countries. The AM enables the creation of optimized parts with complex geometries impossible to manufacture with conventional processes. This thesis aims to determine the potential contribution of AM processes for the production of metal components for various nuclear applications including future Generation IV reactors. First, the microstructural and mechanical properties of 316L stainless steel parts built by Selective Laser Melting (SLM) process are presented. Three thematics were assessed in this study: the SLM process parameters, the powder characteristics and two post heat treatments (700 ° C-1h and hot isostatic pressing: 1100 ° C-3h under 1800 Bar). Their effects on microstructure and mechanical properties were analyzed. Tensile properties of 316L steel specimens were measured and compared to those of forged 316L steel described in the nuclear field by RCC-MRX standards. The results obtained are superior to those of the standard and comparable to those of a forged steel. This thesis contributes to a better understanding of interactions between the process parameters, the microstructure and the mechanical properties

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Maestracci, Raphaël. "Influence de la microstructure sur les mécanismes d'endommagement thermomécanique de revêtements à base d'acier inoxydable AISI 316L réalisés par projection dynamique par gaz froid "cold spray"." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM017/document.

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Abstract:

Le domaine automobile utilise des alliages légers d’aluminium dans la fabrication des pièces volumineuses du moteur thermique afin d’améliorer son rendement énergétique. Cependant, leurs propriétés sont insuffisantes pour pouvoir faire face aux contraintes thermomécaniques du moteur en service qui requièrent des matériaux à haute performance. Une solution innovante est l’application d’un revêtement par projection par gaz froid dite « cold spray » à base d’acier inoxydable AISI 316L aux dimensions et aux propriétés adaptées aux sollicitations locales. Ce procédé repose sur la projection à haute vitesse de particules de poudre sur un substrat, qui, déformées en « splats » à l’impact, adhérent pour créer un revêtement. Cette étude a pour ambition de comprendre les mécanismes d’endommagement thermomécanique de revêtements cold spray composites à base de 316L. Pour cela, les étapes de l’élaboration des revêtements, les paramètres de projection et les poudres de l’étude sont détaillés. Des revêtements de 316L pur sont réalisés ainsi que des analyses microstructurales par microscopie optique, MEB, chimiques par EDX et cristallographiques par EBSD et DRX, afin d’étudier l’influence du procédé cold spray sur la poudre initiale. Les interfaces entre les splats, constituants majeurs dans la cohésion des revêtements, sont étudiées en détail au MET. Puis, des éléments d’addition moins durs de cuivre et plus durs d’alliage de nickel Tribaloy 700 (Ni700), sont incorporés dans les mélanges de poudres avec l’acier afin de créer des revêtements composites. La modification de la microstructure et de la qualité des interfaces par la création de matériaux composites est alors abordée. Enfin, ces matériaux sont éprouvés et comparés grâce à des essais quasi statiques de dureté et de traction, et dynamiques d’impact-glissement. Les résultats et les observations locales de la réponse de la microstructure à ces sollicitations macroscopiques permettront d’envisager les mécanismes d’endommagement de ces revêtements cold spray
Aluminum alloys are commonly used in the automotive industry for lightening and power gain of thermal engines. However, thermomechanical properties are not often high enough to undergo the in-service stresses while the engine is running. High performance materials are needed. A novel approach to reach these high performances is to develop specific coatings using the cold spray route. This thermal spray process is based on the plastic deformation of sprayed powders at a supersonic velocity onto a substrate resulting in so called « splats » and stick to the surface. In this thesis, thermomechanical damage of cold-sprayed 316L-matrix composite coatings are studied. Prior to the study of composites, the elaboration steps of 316L in the cold spray coatings are established. Powder and coatings are studied to determine the influence of the cold spray process. Microstructural analyse involved optical microscopy, SEM, chemical analysis EDX and image analysis. Cristallographic analyse were performed by EBSD and DRX. Interfaces between splats are specifically studies by TEM. These consist of a crucial actor in the cohesion of coatings. Then, softer powder of Cu and harder powder of Ni700 are mixed with 316L and cold sprayed to build composite coatings. Their influence on the microstructure through the creation of new interfaces is observed. Last but not least, mechanical properties of the different coatings are compared. Hardness and tensile tests are used for quasi-static loading characterization whereas impact-sliding tests are used for dynamic loading characterization. Results and the local observation of the microstructural response to these macroscopic loadings give an insight into major damage mechanisms of cold sprayed composite coatings

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Lederer, Guy. "Modélisation tribomécanique du frottement en milieu agressif." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00359181.

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Abstract:

Ce travail constitue une première étape dans la compréhension et la modélisation du comportement de contacts en frottement dans un environnement corrosif. On s'intéresse plus particulièrement à des stsructures évoluant en milieu marin.

La première partie fait une large part à l'expérimentation, avec le développement d'un moyen d'essai original, et précise l'importance relative des phénomènes électrochimiques et mécaniques pour un contact ponctuel acier inoxydable / alumine en milieu neutre chloruré (NaCl 30 g/l). Le deuxième volet s'est attaché au développement d'une modélisation par équations intégrales des problèmes de contacts ponctuels entre des structures élastoplastiques homogènes ou revêtues en frottement continu.

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Dissertations / Theses on the topic 'Acier inoxydable 316'

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