Academic literature on the topic 'Recristallisation'

ResumeL'étude concerne 225 échantillons d'âge Jurassique à actuel de l'Océan Atlantique. La comparaison de l'abondance des smectites lattées, estimée sur micrographies électroniques, et de divers paramètres des sédiments, apporte des informations nouvelles sur la genèse et la signification de ces minéraux dans des sédiments non volcanoclastiques et non remainés. L'élaboration des smectites lattées par recristallisation diagénétique de smectites détritiques est favorisée lorsque la microperméabilité du sédiment est réduite (argiles fibreuses et particules calcaires, surtout les foraminifères, peu abondantes); lorsque les échanges chimiques à bilan constant avec le milieu interstitiel sont facilités (smectites abondantes) et lorsque la vitesse de dépôt est faible à moyenne. Dans les autres cas, la recristallisation de smectites lattées est très réduite ou absente. L'identification de ces minéraux dans les sédiments permet de préciser les conditions paléogéographiques de dépôt. La rareté des smectites lattées au Plio—Quaternaire pourrait être liée à l'extension des grands refroidissements mondiaux du climat.

Cette etude se situe dans le cadre d'un programme de recherche visant a optimiser les performances des materiaux de structure. Les mecanismes elementaires (ecrouissage et restauration dynamique, germination et croissance de nouveaux grains) intervenant lors de la mise en forme a chaud des metaux et alliages a faible energie de defaut d'empilement ont ete etudies dans le cas d'aciers inoxydables austenitiques. On s'est interesse en particulier a l'influence des principaux parametres operatoires (temperature, vitesse de deformation, taille de grains initiale, teneur en impuretes, chemin de deformation) sur le processus de recristallisation dynamique discontinue intervenant dans ces materiaux. Pour cela, des alliages de composition comparable a celle de la nuance industrielle 304l ont ete elabores a partir de fer, chrome et nickel ultra-purs. Des essais effectues en compression et torsion a chaud, de maniere a couvrir pour deux chemins de deformation tres differents, une large gamme de deformations, vitesses de deformation et temperatures, ont permis de determiner les caracteristiques rheologiques (sensibilite a la vitesse de deformation, energie d'activation apparente) des materiaux ainsi que de caracteriser leurs transformations microstructurales par metallographie optique et diffraction des electrons retrodiffuses (meb-ebsd). Grace a un choix judicieux des conditions d'elaboration de nos eprouvettes, l'influence de la taille de grains initiale ainsi que l'influence de la purete du materiau sur les cinetiques de recristallisation dynamique ont ete determinees. Un modele analytique pour la determination de la mobilite apparente des joints de grains, un modele semi-analytique pour la recristallisation dynamique et enfin un modele analytique pour le regime stationnaire de la recristallisation dynamique sont proposes ainsi qu'un nouveau critere pour la transition entre regime d'affinement et regime de grossissement des grains.

L'objectif de cette thèse est de comprendre et de modéliser le comportement du Zircaloy-4 au cours du transport du combustible usé. Nous avons développé un modèle couplant la recristallisation, la restauration et le comportement mécanique. L'utilisation de la microscopie électronique a validé les observations préexistantes sur la recristallisation statique et a montré que l'application d'une contrainte influence la germination et la croissance des nouveaux grains. Le premier effet est décrit physiquement en ajoutant un terme de friction au modèle de recristallisation et le second est implicitement inclus dans le modèle couplé. Le fluage est modélisé par un modèle polycristallin pour prendre en compte l'effet de l'anisotropie de comportement du zirconium et les hétérogénéités de la microstructure. Le comportement local est décrit par un modèle à bases physiques ajoutant un potentiel prédictif au modèle antérieur
The thesis aim is to understand and to model the behavior of Zircaloy-4 during the transport of spent fuel. We developed a model coupling the recrystallisation, the recovery and the mechanical behavior. Electron microscopy confirmed the pre-existent observations on static recrystallisation and showed that the application of a stress influences both the nucleation and the growing of new grain during recrystallisation. The former effect is physically described by adding a term of friction to the recrystallisation model and the latter implicitly included in the coupled modeI. The creep is modelled by a polycristallin mode] to take into account the etTect of the anisotropic behavior of zirconium and microstructure heterogeneity. The local behavior is described by a physically based model which adds a predictive potential to the previous model

Le phénomène de la décomposition de certaines orientations de cristaux cfc en laminage est étudié par des expériences de compression plane sur monocristaux, en parallèle avec une modélisation théorique originale. La déformation hétérogène de cristaux d'aluminium d'orientation (001)[kho] est associée a de grandes rotations cristallines de sens opposes autour de DT. La cinétique de décomposition est en accord avec une modélisation du type Taylor relâché, tandis que la répartition spatiale des bandes de déformation s'explique par une analyse fine de leurs incompatibilités de déformation plastique. Afin d'étudier l'influence de la température sur la déformation de cristaux à chaud, un nouveau dispositif de compression plane bi-encastrée a été mis au point (Tmax 450c, max 1. 2). Des essais préliminaires laissent entrevoir la possibilité d'une stabilisation de l'orientation cube a des températures proches de 400c. Les mécanismes de recristallisation de monocristaux déformes d'aluminium sont caractérisés par microdiffraction au MEB (ECP et EBSD). Une attention particulière est portée à l'influence des bandes de transition -BT- dans les cristaux (001)[hko] après compression plane. En général, deux cas de présentent: (i) germination dans les BT avec une rotation du germe vers l'orientation cube, et (ii) germination dans la matrice des bandes de déformation avec plusieurs types de relations d'orientation (matrice, vers cube ou autour d'axes<111>). Les orientations des grains après recristallisation complète sont également déterminées et les désorientations caractérisées en termes du type de joint de grain (méthode CSL)
The phenomenon of the decomposition of certain guidelines in fcc crystals rolling is studied by compression experiments on single crystals flat, in parallel with an original theoretical modeling. The heterogeneous deformation of aluminum crystal orientation (001) Kho) is associated with large crystal rotations of opposite directions around DT. The decomposition kinetics are consistent with a Taylor-type models released, while the spatial distribution of deformation bands is explained by a detailed analysis of their plastic deformation incompatibilities. To study the influence of temperature on the hot deformation of crystals, a new compression device bi-recessed flat has been developed (tmax 450c, max 1. 2). Preliminary tests suggest the possibility of a stabilization of the cube orientation has around 400c temperatures. Recrystallization of deformed single crystal of aluminum mechanisms are characterized by SEM micro diffraction (EBSD and ECP). Particular attention is paid to the influence of transition -bt- bands in crystals (001) hko plane after compression. In general, two cases arise: (i) bt germination in a seed with the rotation towards the cube orientation, and (ii) sprouting in the matrix deformation bands with several types of orientation relationships (matrix, to cube or about axes <111>). The orientations of grains after complete recrystallization are also determined and disorientation characterized in terms of the type of grain boundary (method SCL)

Parmi les divers procédés de mise en forme de poudres explosives ultrafines et a propriétés contrôlées, ceux utilisant un fluide supercritique comme anti-solvant ont fait l'objet de nombreux travaux et sont actuellement les plus proches de déboucher en terme d'industrialisation. Ce travail s'inscrit dans une collaboration de longue date entre la SME, la DGA et le LIMHP. L'objectif est d'établir la faisabilité et les paramètres pertinents d'un procédé de recristallisation par effet fluide antisolvant, sous forme de poudre fine (micronique), d'un explosif puissant: HNIW. Il s'agit de provoquer la précipitation la poudre, dissoute dans un solvant liquide, par l'ajout d'un non-solvent du soluté (le fluide) dans le mélange. L'étude a été menée sur deux plans. Le premier a p011e sur l'identification des événements conduisant à la précipitation réversible de HNIW. Les premiers résultats ont porte sur l'expansion volumique du système et la détermination des fractions molaires des constituants dans la phase liquide et gaz. Une étude par spectroscopie Raman et infrarouge a mis en évidence l'existence de fortes interactions entre les molécules d'antisolvant (C02) et de solvant, ce qui engendre la formation d'amas de molécules. Le deuxième plan concerne l'ingénierie de la poudre, constituée de quatre polymorphes o, 13, y, E. L'étude des paramètres du procédé a montre que, quels que soient les solvants utilises, la précipitation a lieu au maximum a 1 MPa, et correspond au maximum des interactions CO2-so1vant. Le paramètre qui nous est paru le plus sensible, est la nature de l'antisolvant utilise, qui influence la nature cristalline de HNHV précipité, i1 a été montre que plusieurs autres formes de HNIW pouvaient exister, notamment un forme HNIW-N20; dont l'énergie de formation est supérieure de 4% à celle de la plus énergétique des formes connues de HNIW. Avec une densité équivalente, Grace à ce procédé, la taille des cristaux est réduite à 3 microm avec une distribution serrée.

Les rôles d'acier constituées en aciers a très basse teneur en carbone doivent présenter une excellente aptitude à l'emboutissage. Cette caractéristique importante est liée directement à la texture cristallographique qui influe sur l'anisotropie des propriétés mécaniques des tôles. Dans ce travail, on essaie de comprendre les mécanismes de recristallisation, mal connus jusqu'ici à cause d'un manque de moyens expérimentaux, dans deux nuances d'acier bas carbone laminées à froid à 70%. Les mesures de textures globales ont permis de tirer quelques conclusions sur l'évolution des orientations au cours du recuit. En présence d'azote en solution solide, la texture de recristallisation tend vers l'isotropie. Les précipités de seconde phase, engendrant une germination aléatoire à leur voisinage, réduisent l'amplitude des intensités de textures. Les mesures d'orientations locales, à différentes étapes de recristallisation, montrent que la texture locale des premiers grains est la même que celle des grains en fin de recristallisation. Ce qui montre que la germination contrôle la formation de la texture finale du matériau. En présence d'éléments en solution solide, l'orientation des premiers grains recristallisés correspond aux orientations 100, associées a la sibm, dont la précipitation interagit avec la recristallisation et empêche la croissance. Les essais de recuit in-situ dans un meb ont permis de suivre l'évolution de la microstructure et de la texture locale des aciers laminés à froid pendant la recristallisation. On a ainsi localise les premiers germes de recristallisation, observe leur croissance et l'évolution de leur environnement, et mesure leurs orientations. Les calculs de désorientations entre les grains recristallisés et la matrice révèlent de faibles désorientations au tout début de la recristallisation indiquant une germination intragranulaire. A d'autres étapes de recristallisation, les désorientations se rapprochent du cas sans corrélation. Aucune relation d'orientation de type 27<110> n'a pu être mise en évidence

L'étude a caractérisé le comportement thermomécanique de l'alliage TA6ZrD, au cours de la déformation dans le domaine β et a analysé l'évolution structurale au cours de la déformation et pendant le traitement thermique post-déformation. L’analyse microstructurale a été réalisée sur des éprouvettes de laboratoire, sollicitées en traction, et des éprouvettes massives, déformées par compression sur site industriel. Les essais de traction ont permis de définir la loi de comportement de l'alliage dans les domaines de vitesses et de températures de déformation choisis. L’analyse de l'évolution structurale a montré que les joints de grain se déforment sous l'effet de la déformation croissante. Un léger adoucissement dynamique est observé sur les courbes de traction. A l'issue du traitement thermique, la taille moyenne des grains ex-β a été corrélée aux conditions de déformation. Sur les deux types d'éprouvettes, un schéma de recristallisation statique, avec mise en évidence d'un écrouissage critique, a été obtenu. Ce taux de déformation critique diminue lorsque l'énergie emmagasinée au cours de la déformation augmente. Cependant, si les valeurs du taux de déformation critique sont semblables sur les deux types d'éprouvettes, la taille du grain ex-β est plus importante sur l'éprouvette massive. Pour expliquer l'origine possible de ce grossissement anormal, l'étude de l'effet d'une contrainte appliquée au cours du traitement thermique a été abordée. Les résultats ont montré que cette contrainte conduit à une augmentation de la taille de grain au voisinage du taux de déformation critique

La mise en forme des métaux à grande vitesse de déformation provoque une déformation importante et rapide de la pièce. Cette déformation, associée aux grandes vitesses de déformation inhérente au procédé, provoque des échauffements localisés et importants. Des zones de localisation de la déformation apparaissent, telles que les bandes de cisaillement. En revanche, le reste de la pièce est dans certains cas peu affecté par la déformation. La modélisation de tels phénomènes nécessite donc l'utilisation de lois de comportement valables sur une très large gamme de déformations, vitesses de déformation, et températures. Après avoir présenté et exploité des essais de torsion, une compilation de courbes contrainte-déformation de l'acier 304L est présentée. Un premier modèle empirique, fondé sur la loi de Voce, est proposé pour décrire la rhéologie des métaux dans ces conditions. L'ensemble des coefficients de ce modèle est ajusté à partir des courbes contrainte-déformation. Ce modèle présente deux différences fondamentales par rapport à la loi classique de Johnson et Cook (1983, 1987). Premièrement, les effets de l'écrouissage, de la vitesse de déformation, et de la température sont couplés, et deuxièmement, la contrainte tend vers une valeur stationnaire quand la déformation est suffisamment grande. De plus, l'ajustement des coefficients de la loi par rapport aux courbes expérimentales a mis en évidence un nouveau critère empirique déterminant le domaine de température et de vitesse de déformation dans lequel se produit la recristallisation dynamique. Un deuxième modèle physique de recristallisation dynamique discontinue est ensuite proposé. Ce modèle permet de caractériser l'évolution de la microstructure au cours de la déformation de matériaux à faible énergie de défaut d'empilement. La taille moyenne des grains, ainsi que la densité moyenne de dislocations sont déterminées en fonction des paramètres du matériau. De plus, la contrainte d'écoulement représente correctement l'allure des courbes expérimentales au cours du régime transitoire. L'exploitation des résultats de l'étude du régime stationnaire permet d'identifier l'ensemble des coefficients du modèle. Une nouvelle méthode est ainsi proposée pour déterminer la mobilité des joints de grains. Enfin, deux versions simplifiées du modèle sont proposées de manière à rendre leur utilisation possible par des codes de calcul de type éléments finis
High speed material forming produces intense and fast strains. The latter, associated with the high speed of deformation inherent to the processes, induce considerable heating of the pieces. Zones of strain localization appear, such as shear bands. On the other hand, other parts of the piece are almost not affected by strain in some cases. Modelling of such phenomena then implies the use of constitutive equations valid over a very wide range of strain, strain rate and temperature. After an overview of torsion tests and results, a compilation of 304L stainless steel available stress-strain curves is presented. A first empirical model, based on the Voce equation, is proposed to describe the rheology of metals in such deformation conditions. All parameters are fitted to the set of experimental curves. This model sets forth two fundamental differences with the classical Johnson and Cook (1983, 1987) constitutive equation. First, the strain, strain rate and temperature effects are coupled together. Second, stress increases with strain until a steady state value. Furthermore, observations of the parameter variations point out a new criterion that defines a range of temperatures and strain rates where recrystallization occurs. A second physical constitutive equation based on discontinuous dynamic recrystallization is then proposed. This model is able to predict the evolution of microstructure during deformation of low stacking fault energy materials. Average grain size and average dislocation density are determined as functions of material parameters. Furthermore, the predicted flow stress correctly represents the shape of experimental stress-strain curves. The full exploitation of the steady state results enables the identification of all parameters. A new method is then proposed to estimate grain boundary mobility. Finally, two simplified versions of the model are proposed to provide solutions suited to finite element codes

Le but du présent travail, est de caractériser les hétérogénéités inter- et intragranulaires dans le cas des échantillons multicristallins de cuivre déformés par laminage à 33%, et ensuite, de montrer l'influence de ces hétérogénéités sur la recristallisation statique. L'état d'écrouissage a été étudié par les analyses de l'élargissement de profils de diffraction mesurés par un diffractomètre à haute résolution. Ces analyses ont montré plusieurs aspects de l'état déformé : (i) la densité de dislocations varie significativement d'un grain à l'autre dans le même multicristal (entre 7 et 12 1014 m−2) ; (ii) le rayon de coupure (écrantage) des dislocations semble conserver, dans tous les échantillons, une valeur constante d'environ 0. 15 μm, ce qui autorise à considérer que l'énergie stockée est proportionnelle à la densité de dislocations ; (iii) la déformation par laminage induit une forte anisotropie de la distribution des dislocations ; (iv) les zones intergranulaires (entourant les joints de grains) ne semblent pas être excessivement écrouis et elles sont caractérisées par un niveau d'écrouissage moyen par rapport aux grains voisins. L'étude de la cinétique de recristallisation a révélé une forte dépendance entre la température critique de recristallisation et l'énergie stockée. Ainsi, cette température subit une chute de 510°C à 270°C, quand l'énergie stockée augmente de 10 à 17 J/mol. Ce résultat conduit à prévoir une hétérogénéité importante de la cinétique de recristallisation dans les polycristaux, qui se traduit par l'activation de la recristallisation, d'abord, dans les grains les plus écrouis. Malgré le niveau moyen d'écrouissage associé aux zones intergranulaire, ces zones semblent présenter des sites de germination (hétérogène) privilégiés. Les mesures d'orientations des premiers germes montre que le mécanisme de recristallisation prépondérant dans cette zone est constitué d'une migration des joints de grains suivie du processus de maclage multiple.

La présence d'éléments résiduels dans la matière première retarde la recristallisation et altère le comportement mécanique après recuit des fils de cuivre industriel élaborés par coulée continue. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire de thèse avait pour objectif de comprendre le rôle de certaines impuretés (soufre, plomb), ainsi que celui de l'oxygène introduit au cours l'opération de coulée continue, sur l'état microstructural des fils après tréfilage et lors du recuit de recristallisation. Les résultats obtenus par diffraction de neutrons ont clairement montré une corrélation entre l'énergie stockée lors de la déformation à froid dans les grains d'orientations préférentielles (fibres <111>//DN et <001>//DN i.e. DN//axe de tréfilage) et le taux d'impuretés présentes dans le matériau. Ceci est en accord avec les observations en microscopie électronique en transmission (MET) qui ont mis en évidence une taille de cellules de dislocations plus faible et la présence de dislocations isolées au sein des cellules dans le matériau chargé en impuretés. Une analyse quantitative de l'évolution de la texture en fonction du temps de recuit a montré que l'acuité de la texture diminue sans apparition de nouvelles composantes. La fraction volumique de la fibre <001>//DN se maintient tandis que celle de la fibre <111>//DN, majoritaire à l'état tréfilé, diminue fortement. Nous avons également observé un allongement du temps d'incubation lors de la recristallisation pour les fils à forts taux d'impuretés. A l'échelle microscopique, la formation des premiers germes d'orientations <001>//DN s'opère par coalescence des cellules proches des joints de grains. Quant aux impuretés, elles semblent retarder le processus de restauration nécessaire à la formation des germes ainsi que la mobilité des joints de grains lors de la recristallisation, certainement par le biais d'une ségrégation inter-granulaire. Concernant l'effet de l'oxygène, l'analyse de la sous-structure de déformation en MET a mis en évidence une restauration très avancée dans le matériau le plus chargé en oxygène. Cette restauration dynamique est certainement facilitée par le piégeage des impuretés par l'oxygène. Par ailleurs, la taille des particules d'oxydes suggère la possibilité d'un mécanisme de germination induite par la présence de particules (PSN).

Pendant la recristallisation de certains alliages sous faibles contraintes, une accélération de la déformation viscoplastique, liée à la recristallisation est observée. Ce phénomène, connu en anglais comme « Recrystallisation-Induced Plasticity » (RIP), est susceptible d'intervenir dans de nombreux procédés de mise en forme à chaud. Pourtant, les mécanismes physiques ne sont pas clairement établis et aucune loi de comportement n'est disponible. Cette étude a comme objectifs principaux la compréhension de ce phénomène et le développement des cadres constitutifs de modélisation. Pour cela, ce travail de thèse s'appuie (i) sur les données expérimentales obtenues sur des alliages Fe-Ni, sollicités sous différentes conditions après écrouissage à froid ou à chaud, et (ii) sur les caractéristiques microstructurales observées par EBSD et MET. Les résultats expérimentaux suggèrent que le comportement viscoplastique des grains recristallisés et leur fraction volumique jouent des rôles importants. Afin de quantifier leurs impacts, deux lois de comportement ont été développées : (i) en traitant la microstructure comme composée de deux "phases" (i.e. grains écrouis et grains recristallisés) et en homogénéisant le comportement du matériau en fonction des propriétés de chaque phase, et (ii) en traitant la microstructure comme celle d'un matériau homogène qui évolue selon les lois évolutives des variables internes associées aux obstacles ainsi qu'à la fraction volumique des grains recristallisés. Les résultats numériques confirment que la déformation viscoplastique par dislocations, couplée avec une réduction de la densité de dislocations, joue un rôle essentiel et rend compte d'environ 70% de la déformation totale. Le travail accompli dans cette thèse apporte des connaissances fondamentales sur le phénomène RIP, ce qui permet d'améliorer le contrôle des dimensions d'un produit lors de sa mise en forme à chaud
An obvious increase in strain rate is observed during recrystallisation when an alloy is subjected to low stress levels. This phenomenon, known as “Recrystallisation-Induced Plasticity” (RIP), is observed in a number of hot-forming processes. The dominant underlying mechanisms are not yet clear and no constitutive viscoplastic material formulation is available to describe the associated microstructural evolution and mechanical behaviour. This thesis work aims at understanding this phenomenon and developing physics-based models to describe and predict it. In this study, the deformation evolution during recrystallisation is investigated on hot and cold worked Fe-Ni alloys subjected to different relevant temperature-stress conditions. The microstructural characteristics of partially and fully recrystallised materials are first identified through EBSD and TEM observations. The experimental results reveal that deformation accelerations during recrystallisation are mainly associated with the viscoplastic behaviour of recrystallised grains and their evolving volume fraction. Two sets of constitutive equations have been developed to model the RIP phenomenon: (i) one where the material is assumed to be composed of two “phases” (i.e. recrystallised grains and cold-worked grains) and the flow behaviour of the alloy is obtained by homogenising that of each “phase”, and (ii) another where the material is treated as an homogeneous one and where its flow behaviour is assumed to depend on the microstructural “state” described by two internal state variables, namely those associated with strong obstacles and with the recrystallisation volume fraction. The results of this work confirm that a considerable contribution to the deformation enhancement associated with the RIP mechanism arises from viscoplastic deformation by dislocation activity, coupled with a reduction in the dislocation density by recovery processes. This contribution accounts for approximately 70% of the total deformation. It will be shown that this work provides fundamental knowledge to the understanding of the RIP phenomenon which should, in turn, contribute towards improving the control of product dimensioning in hot-forming processes