To see the other types of publications on this topic, follow the link: Superalliages base Ni.
Dissertations / Theses on the topic 'Superalliages base Ni'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 20 dissertations / theses for your research on the topic 'Superalliages base Ni.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Tézenas, du Montcel Henri. "Ingénierie des joints de grains dans les superalliages à base de nickel." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0006/document.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude de l'ingénierie des joints de grains dans les superalliages à base de Nickel pour disques de turbines aéronautiques. L'ingénierie des joints de grains a montré son efficacité dans l'amélioration des propriétés en fatigue et en fluage dans certains alliages de cuivre et de nickel. Cette amélioration est obtenue en réalisant une succession de déformations à température ambiante séparées par des traitement thermiques. Ce traitement a pour objectif de modifier la distribution du réseau de joints de grains. L'objectif de l'étude est d'adapter ces traitements au procédé du forgeage à haute température des superalliages. Une étude expérimentale est menée pour mettre en évidence l'influence des paramètres de forgeage sur les caractéristiques du réseau de joints de grains. La caractérisation de ce réseau est faite grâce à la réalisation de cartographies d'orientations cristallographiques par EBSD. Une méthode de caractérisation innovante basée sur la discrétisation des cartographies en réseaux de points triples est proposée. Cette méthode permet d'analyser la connectivité du réseau de joints de grains en vue d'une corrélation avec les propriétés mécaniques<br>This work is dedicated to the study of Grain Boundary Engineering in Ni-based superalloys for aircraft turbine disk. The grain boundary engineering has proven its efficiency for the improvement of the fatigue and creep properties of copper and nickel alloys. This improvement is achieved by performing a succession of room temperature deformations interspaced by heat treatments to modify the distribution of the grain boundary network. The aim of the study is to adapt these processes to high temperature forging of superalloys. An experimental study is achieved to highlight the influence of forging parameters on the grain boundary network. The characterization of the grain boundary network is made through the completion of crystallographic orientation mapping by EBSD. An innovative characterization method based on the discretization of orientation maps in a triple junction network is proposed. This method allows to analyze the connectivity in the grain boundary network with the objective of a correlation with mechanical properties
2
Ter-Onvanessian, Benoît. "Etude comparative de différents superalliages base Ni pour ressorts de systèmes de maintien." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0021/document.
Full textAbstract:
Les systèmes de maintien situés sur les structures assemblages-combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) sont constitués d'un empilement de lames qui agissent à la fois, comme élément accommodant les incompatibilités thermiques résultant des différences de coefficients de dilatation Acier, alliages de zirconium et principalement, comme système permettant de limiter les effets hydrodynamiques induits par le passage du fluide caloporteur à travers les assemblages. Actuellement, l'alliage 718 est le matériau constitutif de ces ressorts à lames. Il présente les performances en service nécessaires et suffisantes pour répondre aux sollicitations de ces systèmes ainsi qu'aux exigences des autorités de sûreté (dans les conditions actuelles de fonctionnement des REP). Or, dans le cadre de l'augmentation des performances générales des assemblages combustibles, l'emploi d'autres matériaux, dont les propriétés de relaxation sous flux neutronique sont supérieures à celles du 718, est envisagé par AREVA. Les matériaux étudiés sont principalement des superalliages base Ni, tels que les nuances 625+ et 725 qui à l'instar de l'alliage 718 durcissent par précipitation de phases secondaires, ainsi que des nuances d'alliage 718 riche en Molybdène. Cependant, bien que ces nouveaux matériaux présentent une relaxation sous flux neutronique améliorée, ils doivent répondre également à un cahier des charges strict, propre à leur utilisation en centrale : des propriétés mécaniques équivalentes, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte (CSC) et une bonne résistance à la fragilisation par l'hydrogène (FPH) en milieu primaire de REP. Chacune de ces propriétés a été étudiée avec attention dans le double but de comparer ces matériaux entre eux et afin de cerner les paramètres clés contrôlant leur différence de comportement aussi bien en CSC qu'en FPH<br>Hold-down systems used in the fuel assembly of Nuclear Pressurized Water Reactor (PWR) are constituted by stiff springs. The role of the hold-down springs is to ensure the bond between the fuel assembly and the lower plate of the intern structure of the core, thus holding down the assembly on the bottom plate of the reactor, during all the exploitation and maintenance periods. Nowadays, alloy 718 is the constitutive material of these hold-down springs. Its properties in terms of mechanical behaviour, corrosion resistance… fill in the specifications required for such application in the present service conditions. However, in order to improve the common efficiency of fuel assemblies, the upgrading of their design as well as the use of new materials are advocated by the nuclear power plant company, AREVA. Though other Ni-base superalloys known for their good behaviour under neutronic radiation can be proposed as new materials, those superalloys must fill in all the application specifications in order to substitute alloy 718. So, sufficient mechanical properties, good resistance to Stress Corrosion Cracking (SCC) and good resistance to Hydrogen Embrittlement (HE) are also required to allow the replacement. All of these properties are carefully studied with the double aim to characterize and compare different superalloys, and to determine key parameters governing the SCC and HE behaviours of such alloys in primary water of PWR
3
Tézenas, Du Montcel Henri. "Ingénierie des joints de grains dans les superalliages à base de nickel." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00688115.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude de l'ingénierie des joints de grains dans les superalliages à base de Nickel pour disques de turbines aéronautiques. L'ingénierie des joints de grains a montré son efficacité dans l'amélioration des propriétés en fatigue et en fluage dans certains alliages de cuivre et de nickel. Cette amélioration est obtenue en réalisant une succession de déformations à température ambiante séparées par des traitement thermiques. Ce traitement a pour objectif de modifier la distribution du réseau de joints de grains. L'objectif de l'étude est d'adapter ces traitements au procédé du forgeage à haute température des superalliages. Une étude expérimentale est menée pour mettre en évidence l'influence des paramètres de forgeage sur les caractéristiques du réseau de joints de grains. La caractérisation de ce réseau est faite grâce à la réalisation de cartographies d'orientations cristallographiques par EBSD. Une méthode de caractérisation innovante basée sur la discrétisation des cartographies en réseaux de points triples est proposée. Cette méthode permet d'analyser la connectivité du réseau de joints de grains en vue d'une corrélation avec les propriétés mécaniques.
4
Souai, Nadia. "Contrôle du maclage thermique et de la taille de grains par traitements thermomécaniques dans deux superalliages base de Ni." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00682084.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'évolution de la microstructure de superalliages à base de Nickel au cours de traitements thermomécaniques, avec une attention particulière portée sur la taille de grains et la quantité de macles thermiques. Ce travail a été réalisé dans l'optique d'évaluer la possibilité d'optimiser les propriétés de service par le principe de l'ingénierie de joints de grains. Les matériaux étudiés sont principalement l'alliage PER®72, et de manière exploratoire l'alliage N19. Ces deux matériaux appartiennent à la famille des superalliages à base de nickel à durcissement structural élaborés par voie conventionnelle (coulé et forgé) et par métallurgie des poudres respectivement. Deux modes de déformation, la torsion et la compression, ont été testés. Nous avons démontré que le maclage thermique est favorisé par les grandes vitesses de migration des joints de grains, essentiellement induites par (1) leur courbure qui diminue lorsque la taille de grains augmente et (2) les gradients de densité de dislocations produits par les faibles déformations appliquées à grande vitesse qui peuvent maintenir des vitesses de migration élevées même lorsque la taille de grains augmente. La force motrice associée à la courbure est en outre sensible à la distribution de taille de grains, qui s'est avéré être un paramètre microstructural important. La force motrice associée aux gradients de densité de dislocations peut par ailleurs permettre le franchissement des précipités primaires malgré la force de freinage de Zener qui s'exerce sur les joints de grains, ceci au cours de la déformation comme au cours d'un recuit subsolvus. L'occurrence ou la non-occurrence de la recristallisation dynamique au cours de la phase de déformation s'est ainsi avérée être une condition décisive pour l'évolution de la microstructure au cours d'un recuit ultérieur dans le domaine sub- ou super-solvus. Les conditions thermomécaniques de mise en forme permettent donc de moduler la taille de grains et la quantité de macles, même à l'issue d'un traitement supersolvus final.
5
Seret, Anthony. "Influence de la mise en forme sur les cinétiques de précipitation durcissante dans les superalliages base nickel Inconel® 625 et AD730™." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM030.
Full textAbstract:
Les superalliages base nickel possèdent d'exceptionelles propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion à haute température. Ces propriétés mécaniques proviennent en partie de la précipitation durcissante des phases Ni3Nb γ″ ou Ni3(Al, Ti) γ′. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment les opérations de mise en forme de pièces industrielles peuvent influencer cette précipitation. Deux superalliages ont été étudiés dans cette thèse : Inconel® 625 mis en forme par déformation à température ambiante et renforcé par la phase γ″, et AD730™ mis en forme par forgeage à chaud et renforcé par la phase γ′. Des traitements thermiques, essais mécaniques et thermomécaniques ont été réalisés afin d'une part de reproduire les niveaux de déformation plastique et/ou la structure de grains obtenus à la fin d'étapes de mise en forme industrielle, et d'autre part de déclencher la précipitation ou d'induire l'évolution des précipités existants. Les microstructures ont ensuite été caractérisées quantitativement par microscopie à balayage au regard de la structure de grains, l'organisation des dislocations et d'état de précipitation. Dans l'alliage Inconel® 625, la précipitation γ″ lors d'un traitement thermique à 650 °C n'est pas influencée par une déformation préalable appliquée, validant la pertinence de la température de 650 °C pour procurer un durcissement homogène aux pièces industrielles. Dans l'alliage AD730™, la germination de précipités γ′ lors d'un refroidissement après compression à chaud a lieu plus tôt dans les grains non recristallisés que dans les grains recristallisés, par relaxationélastique à la germination. De manière concomitante, le front de recristallisation dissous ces précipités γ/γ′ présents dans les grains non recristallisés pour éviter toute interface γ/γ′ incohérente. Des précipités γ′ reprécipitent ensuite dans le front de recristallisation avec une interface γ/γ′ cohérente dans les grains recristallisés, et peuvent par la suite se subdiviser pour diminuer l'énergie élastique globale. Cette thèse comprend le développement d’outils spécifiques : réduction du bruit de mesure de cartographies EBSD pour une estimation plus précise des densités de dislocations géométriquement nécessaires, analyse d’image et modèle de précipitation<br>Nickel-based superalloys possess exceptional mechanical properties and corrosion resistance at high temperature. These mechanical properties result partly from the hardening precipitation of Ni3Nb γ″ or Ni3(Al, Ti) γ′ phases. The objective of this PhD is to better understand how forming operations of industrial parts may influence this precipitation. Two superalloys have been studied in this PhD : Inconel® 625 alloy formed a room temperature and reinforced by the γ″ phase, and AD730™ alloy hot forged and reinforced by the γ′ phase. Thermal treatments, mechanical and thermomechanical tests have been performedin order to, on the one hand, reproduce the plastic strain levels and/or the grain structure obtained at the end of industrial forming operations, and on the other hand to trigger the precipitation or the evolution of already existing precipitates. The microstructures have then been quantitatively characterizedby scanning electron microscopy regarding the grains structure, the dislocationsorganization and the precipitation state.In the Inconel® 625 alloy, the nucleation of γ″ precipitates during a thermal treatment at 650 °C is not influenced by a strain applied before, supporting the relevancy of the 650 °C temperature to bring an homogeneous hardening to industrial parts. In the AD730™ alloy, the γ′ precipitation during a cooling after a hot compression takes place sooner in unrecrystallized grains than in recrystallized grains, by elastic relaxation when nucleating. Concomitantly, the recrystallization front dissolves these γ′ precipitates present in unrecrystallized grains to avoid any incoherent γ/γ′ interface. Then γ′ precipitates reprecipitate on the recrystallization front with a coherent γ/γ′ interface in recrystallized grains, and can afterwards subdivide to reduce the global elastic energy. This PhD includes the development of specific tools : reduction of the measurement noise of EBSD maps for a more accurate assessmentof geometrically necessary dislocations densities, image analysis and precipitation model
6
Royer, Frédéric. "Fonctionnement et singularités du procédé de fusion laser sélective : Illustration par application à deux superalliages à base nickel et considérations énergétiques." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0053/document.
Full textAbstract:
Le procédé de fusion sélective par laser est un des nombreux procédés de fabrication additive qui permet la production rapide de pièces à partir d'un fichier CAO (conception assistée par ordinateur) et de lits de poudre. Après une description du fonctionnement du procédé par l'intermédiaire de ses paramètres opératoires, le manuscrit décrit les travaux entrepris pour l'élaboration de pièces en Inconel 625. Ce superalliage à base nickel a fait l'objet d'une étude paramétrique pour déterminer un jeu de paramètre optimal permettant de produire des pièces saines. Cette étude est basée sur des considérations énergétiques qui visent à maximiser le rendement de conversion de l'énergie électromagnétique en énergie thermique tout en assurant la cohésion entre couches. Des essais de traction valident la stratégie employée au niveau de l'étude paramétrique. Un second alliage est étudié, l'Inconel 738 qui est un superalliage renforcé par la précipitation d'une phase γ'-Ni3(Al,Ti). Les travaux entrepris ne concernent pas l'élaboration mais la caractérisation de l'alliage. Il est mis en évidence que celui-ci est dans un état hors de l'équilibre thermodynamique lorsque produit par fusion laser sélective. La précipitation de la phase durcissante n'est pas complète. Ce constat peut permettre d'éviter la fissuration de l'alliage pendant la fabrication en adaptant les paramètres opératoires, notamment au niveau du préchauffage. Une étude sur les traitements thermiques montre que la gamme appliquée traditionnellement à l'alliage coulé ne convient pas pour l'alliage élaboré par fusion sélective ; cette étude ouvre sur des alternatives. Enfin, ces travaux apportent quelques éléments de réponse quant à la pertinence énergétique du procédé<br>The selective laser melting (SLM) process is one of the many additive manufacturing processes that allow to rapidly build a part from a computer-aided design (CAD) file and from a powder bed. The work described here deals with the different parameters related to the process, namely the building platform stepping and the laser radiation and its interaction with the metallic matter. The first Ni-based superalloy studied here is Inconel 625 which has been subjected to a parametric study with an energetic approach. It was all about finding the maximum in the conversion of electromagnetic energy into thermal energy. Tensile tests validate the use of the energetic strategy for this alloy. The second studied alloy is Inconel 738 which is hardened by fine γ'-Ni3(Al,Ti) precipitates. Microstructure observations and differential thermal analysis reveal that the γ' precipitation is not complete when the alloy is processed by SLM. This leads to give clues for crack-free processing by adjusting the parameters and especially the preheating feature. Different heat treatments on SLMed materials have been investigated. It appears that the standard procedure applied on cast alloy to reach proper microstructure for good mechanical properties is not adapted to the SLMed alloy. New standards must be defined to comply with the initial out of equilibrium state. Last but not least, the manuscript gives information regarding the energetic use of the process which should be compared with the will of environmental impact reduction policy called by the process
7
Cervellon, Alice. "Propriétés en fatigue à grand et très grand nombre de cycles et à haute température des superalliages base nickel monogranulaires." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0009/document.
Full textAbstract:
Les propriétés en fatigue à grand et très grand nombre de cycles des superalliages base Ni monogranulaires ont été étudiées à 1000°C sous trois fréquences (0.5, 70 et 20000 Hz) et quatre rapports de charge (-1, 0.05, 0.3, 0.8), en prenant le CMSX-4 comme alliage de référence.Dans un premier temps, le régime de fatigue à très grand nombre de cycles a été étudié à 20 kHz. A R = -1, la fissure fatale s’amorce à chaque fois depuis un pore de fonderie en interne et se propage suivant les plans cristallographiques {111}, pour des durées de vie entre 106 et 109 cycles, et ce malgré la présence d’autres défauts tels que les eutectiques ou carbures. Le procédé d’élaboration, en impactant directement la taille des pores de fonderie, contrôle la durée de vie alors que la microstructure a peu d’influence. A R = 0.8, le fluage contrôle la durée de vie en fatigue gigacyclique, et rend alors ce régime sensible à la microstructure et à la composition chimique de l’alliage. Les essais à très longues durées de vie (> 109 cycles) ont également été caractérisés et ont permis de proposer un mécanisme d’amorçage dans ce régime de fatigue.Dans un second temps, l’influence de la fréquence d’essai sur les endommagements dépendants du temps tels que l’oxydation et le fluage, et leur interaction, a été étudiée. A R ≤ 0, diminuer la fréquence d’essai revient à inhiber la criticité des défauts internes en favorisant l’endommagement en surface par oxydation. A R ≥ 0.8, le fluage est l’endommagement conduisant à la rupture des éprouvettes quelle que soit la fréquence de sollicitation ou la durée de vie. Les rapports de charge intermédiaires présentent une interaction importante entre les endommagements en oxydation, fatigue et fluage en fonction de la fréquence de sollicitation et des conditions de chargement. A partir de ces observations, un modèle d’endommagement a été proposé afin de prédire la durée de vie du CMSX-4 et présente des résultats satisfaisants par rapport aux données expérimentales<br>High and very high cycle fatigue properties of Ni-based single crystal superalloys have been studied at 1000°C using three frequencies (0.5, 70, 20000 Hz), four stress ratios (-1, 0.05, 0.3, 0.8) and CMSX-4 alloy as reference.Firstly, the very high cycle fatigue regime (VHCF) has been studied at 20 kHz. At R = -1, fatal crack always initiates between 106 and 109 cycles from an internal casting pore et then propagates in a crystallographic mode, despite the presence of other metallurgical defects such as eutectics and carbides. The elaboration process controls VHCF life under these conditions as it directly affects casting pore size, whereas microstructure has no relevant influence. At R = 0.8, creep controls VHCF life and makes this regime sensitive to microstructure and alloy’s chemical composition. Long term tests (> 109 cycles) have also been characterized and have enabled to propose a crack initiation mechanism operating in the VHCF regime.Secondly, the influence of frequency on time-dependent damages such as oxidation and creep, and their interaction, has been studied. At R ≤ 0, reducing frequency inhibits the harmfulness of internal critical defects by promoting oxidation surface damage. At R ≥ 0.8, creep damage leads to specimens rupture for all frequency test and loading conditions. Intermediate stress ratios present an important interaction between oxidation, fatigue and creep damage according to the frequency and loading conditions. Based on these observations, a damage model that predicts CMSX-4 fatigue life has been proposed and presents satisfying results in comparison to experimental data
8
Larrouy, Baptiste. "Mécanismes de déformation et d'amorçage de fissures dans l'alliage Udimet™ 720Li en relation avec les paramètres microstructuraux." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0019/document.
Full textAbstract:
Cette étude s’est focalisée sur la compréhension des mécanismes de déformation et d’endommagementd’un superalliage à base de Nickel (Udimet 720Li) utilisé pour la confection de disques de turbine hautepression soumis à des sollicitations monotones et cycliques à des températures inférieures à 500 °C.L’amorçage de fissures de fatigue à 20 °C et 465 °C a été systématiquement observé suivant des facettescristallographiques pour différents états métallurgiques. Une étude quantitative des traces de glissementplastique en surface a permis de montrer que cet endommagement est la conséquence d’une nontransmission de la déformation plastique entre grains voisins. Plus précisément, un mécanisme de rotationcristalline localisée au sein de micro-volumes à l’extrémité de bandes de glissement dans le grain voisin aété identifié à l’origine des fissures.Les configurations cristallographiques favorisant ce processus impliquent notamment les relations entresystèmes de glissement de part et d’autre du joint de grains (angle de TWIST), ou encore la présence d’uneprécipitation fine participant au confinement des bandes de glissement<br>This study contributes to the understanding of the deformation and damage mechanisms in a Nickelbasedsuperalloy (the Udimet 720Li) used for the manufacturing of aeroengines high pressure turbinedisks submitted to monotonic and cyclic loadings at temperatures below 500 °C under service conditions.Fatigue crack initiation at 20 °C and 465 °C was systematically observed at large crystallographic facetswhatever the microstructure. An extensive quantitative study of the slip activity at the surface showed thatcrack initiation results from a difficult slip transmission between neighbouring grains. In more details, alocalized crystallographic rotation confined in micro-volumes detected at the tip of slip bands interactingwith the grain boundary were identified to trigger crack initiation.The crystallographic configurations favouring such a process are closely related to the TWIST anglebetween active slip systems on each side of the grain boundary and to a dense and fine precipitationconfining the plasticity.Mots-clés
9
Schmuck-Pareige, Cristelle. "Etude par sonde atomique tomographique et simulation Monte Carlo de la mise en ordre et de la séparation de phase dans des superalliages modèles Ni-Cr-Al." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES073.
Full textAbstract:
La formation de précipités de type Ni3Al à partir d'une solution solide NiCrAl, fait intervenir les processus de mise en ordre et de séparation de phases. Ces processus peuvent être simultanés ou non, continus ou de type germination et croissance. Nous avons étudié les chemins de transformations dans des alliages NiCrAl, à l'échelle atomique et dans l'espace réel 3D, par sonde atomique tomographique et par simulation Monte Carlo. La méthode Monte Carlo utilisée est basée sur la modélisation du mécanisme de diffusion lacunaire. L'étude expérimentale d'un alliage faiblement sursaturé a montré qu'un régime de germination et croissance intervient. Dans le cadre de la théorie de coalescence de LSW, l'aluminium peut être considéré comme le seul soluté qui contrôle la cinétique de coalescence. L'énergie interfaciale des précipités ' est voisine de celle mesurée dans les alliages binaires NiAl. Après paramétrisation du modèle de simulation utilisé, la confrontation des résultats simulés aux résultats expérimentaux a montré que la méthode Monte Carlo décrit de manière quantitative les cinétiques. L'étude des tout premiers stades de transformations dans des alliages de différentes sursaturations a révélé que les précipités ' se forment à partir de petites zones ordonnées enrichies en aluminium qui présentent la même concentration en chrome que leur environnement. Avant la formation de ces zones, un ordre à courte distance de type Ni3Cr et des fluctuations d'ordre à grande distance l1#2 se développent. La taille et la densité de ces fluctuations d'ordre à grande distance l1#2 sont d'autant plus importantes que la concentration nominale en aluminium est élevée et/ou que la concentration nominale en chrome est faible. Lorsque la sursaturation de l'alliage augmente, on tend vers un ordre à grande distance l1#2 envahissant l'espace, caractérisé par une forte densité de parois d'antiphases.
10
Royer, Agnès. "Evolutions thermique et mécanique de la microstructure de superalliages monocristallins étudiées par diffusion centrale et diffraction (neutrons, rayons [gamma])." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10097.
Full textAbstract:
Les experiences de diffraction et de diffusion des rayonnements gamma et neutron nous ont permis d'etudier la microstructure du superalliage monocristallin am1 ainsi que son evolution en fonction de la temperature. Ces experiences ont pour la plupart ete realisees in situ en temperature et nos resultats qui sont relatifs a un grand nombre de precipites, ne sont pas sensibles aux heterogeneites locales de composition chimique. Nous avons analyse la morphologie des precipites gamma prime a l'aide d'experiences de diffusion aux petits angles des neutrons, au cours des phenomenes de precipitation et de coalescence des precipites gamma prime. La remise en solution de ces precipites a ete etudiee par diffraction neutron jusqu'a complete dissolution. Afin de mieux comprendre les mecanismes qui regissent l'evolution de la morphologie des precipites, nous avons etudie en temperature differents parametres microstructuraux. Par diffraction gamma, nous avons mis en evidence une distorsion tetragonale au sein du materiau et le desaccord parametrique entre les deux phases a pu etre mesure par diffraction neutrons a grands angles de bragg. La synthese des resultats obtenus au cours de ces differentes experiences, nous a permis d'etablir un modele qui prevoit l'evolution des parametres de maille des phases gamma et gamma prime en fonction de la temperature lors de recuits thermiques et sous contrainte
11
Laurence, Aude. "Impact du sur-vieillissement métallurgique sur le comportement et la durabilité du nouveau superalliage pour disque de turbine René 65." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2016. http://www.theses.fr/2016ESMA0006/document.
Full textAbstract:
Cette étude traite de l'impact du vieillissement thermomécanique sur la microstructure et sur les propriétés mécaniques du nouveau superalliage base Nickel pour disque de turbine René 65.Le vieillissement thermique conduit à trois évolutions microstructurales majeures, à savoir la croissance des précipités y' intragranulaires et à la nucléation de particules TCP aux joints de grains accompagnés d'une ségrégation de molybdène. Une méthode innovante basée sur des traitements thermiques adaptés a permis de dissocier les effets de ces deux évolutions microstructurales sur les propriétés en fluage et fatigue-temps de maintien à 700° Cdu René 65. La croissance des précipités y' intragranulaires est majoritairement responsable de l'abattement des propriétés mécaniques. Il s'avère néanmoins que la présence des particules TCP aux joints de grains ainsi que la ségrégation de molybdène affectent également le comportement viscoplastique et la durabilité de l'alliage, contribuant à un abattement supplémentaire des propriétés mécaniques. Ce phénomène est attribué à l'adoucissement localisé de la matrice au voisinage des particules TCP et des joints de grains par la perte d'éléments durcissants de la solution solide y<br>This study focused on the impact of thermo-mechanical aging on the microstructure and on the mechanical properties of the new nickel-based superalloy René 65 for turbine disk applications.Thermal aging causes three main microstructural evolutions, namely the intragranular y'-growth, the nucleation of TCP particles at grain boundaries along with a segregation of molybdenurn. An innovative method based on appropriated thermal treatments enabled to dissociate these microstructural evolutions' impacts on the René 65 creep and dwell-fatigue properties at 700°C.The y'-growth is mainly responsible of the overall mechanical proprerties degradation. However, it turns out TCP particles and the molybdenum segregation at grain boundaries also affect negatively the alloy viscoplastic behavior and its durability, contributing to an additional decrease in its mechanical properties. This phenomenon is attributed to the softening of the matrix locally at grain boundaries by solid solution elements depletion in favor of TCP precipitation
12
Vincent, Jean-Noël. "Comportement en fatigue d'un alliage à base de nickel à gros grains : mécanismes de déformation et d'endommagement liés à la cristallographie." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112176.
Full textAbstract:
L’étude des propriétés de fatigue du MarM 004 alliage de fonderie à base de nickel durci par précipitation a révélé une faible résistance à l’amorçage et une bonne tenue à la propagation des fissures. La limite de fatigue est très basse et un seuil de fissuration existe qui est particulièrement marqué à chaud sous air. La déformation plastique cyclique est accommodée par la multiplication de bandes de glissement persistantes selon une loi de mélange. L’amorçage des fissures se produit ensuite dans une zone proche des joints de grains. Une modélisation rhéologique des éprouvettes lisses a pu être réalisée, elle rend compte de l’anisotropie du comportement cyclique du multicristal. Aux faibles vitesses de propagation le fissures prennent un aspect cristallographique, elles sont, soit planes en présence d’oxydation, soit constituées de facettes présentant une rugosité très élevée. Des mesures de fermeture des fissures permettent d’établir une loi de fissuration intrinsèque au matériau et de supprimer le phénomène de seuil lorsqu’il est dû à la rugosité. En présence d’oxydation, un collage des surfaces de rupture arrête la propagation par déchargement de la pointe de la fissure. Un calcul basé sur la déformation dans les bandes de glissement explique l’impossibilité de créer des facettes dans ces conditions<br>Fatigue behavior coarse grain Ni based alloy: influence of crystallography on deformation and damage mechanisms. Precipitation hardened Ni base superalloy MarM 004 has been studied. It exhibits a low resistance to low cycle fatigue and a good resistance to crack growth. Its fatigue limit is very low and crack growth threshold appears which is particularly well defined at high temperature in air. The cyclic plastic strain is accommodated by multiplication of Persistent Slip Bands which obeys a two phases law. Cracks initiate near grain boundaries. A rheological model of smooth specimens has been proposed which takes into account the anisotropy of this so-called multi-crystal. At low crack growth rates crack surfaces exhibit a crystallographic aspect which is either planar like under oxidizing conditions or constituted by high roughness facets. Crack closure has been measured which enables to establish an intrinsic crack growth law and to rationalize the roughness-induced threshold. Under oxidation conditions crack surfaces stick to each other so that the crack stops growing by crack tip unloading. A calculation based on PSB strain shows that no facet can appear under such conditions
13
Thébaud, Louis. "Etude des relations entre microstructure et propriétés mécaniques du nouveau superalliage base nickel AD730™." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0033/document.
Full textAbstract:
Compte tenu de l’évolution des températures d’entrée de turbines, le principal enjeu pour les métallurgistes est d’élaborer des alliages capables de présenter d’excellentes propriétés mécaniques à des températures de plus en plus élevées. Dans ce contexte, connaitre les relations entre les différents paramètres microstructuraux et les propriétés mécaniques à haute température (700°C et plus) est capital.La durabilité en fluage et en fatigue-temps de maintien ainsi que les processus d’endommagement de l’alliage AD730™, un nouveau superalliage pour disques de turbines, ont été analysés. Plusieurs paramètres ont été étudiés, qu’ils soient microstructuraux (joints de grains, taille de grains, taille et distribution des précités γ′), ou expérimentaux (température, environnement, contrainte appliquée, temps de maintien). L’utilisation de monograins de composition chimique identique à l’alliage de l’étude a permis de mettre en évidence le fait qu’une microstructure monogranulaire ne présente pas nécessairement de meilleures propriétés en fluage qu’une microstructure polycristalline. Ceci est attribué au rôle durcissant des joints de grains. Il a de plus été montré qu’à 700°C, la taille et la distribution des précipités γ′ est le paramètre microstructural pilotant les propriétés viscoplastiques à l’ordre 1.En fatigue avec temps de maintien, un comportement original a été observé pour les longs temps de maintien en fonction de la contrainte appliquée. Ce phénomène est attribué à un effet « type Bauschinger » apparaissant lors des phases de décharges<br>In view of the turbine entry temperature evolution, the main challenge for metallurgists is to elaborate new alloys able to withstand higher temperatures while keeping great mechanical properties. Therefore, knowing the relationships between microstructural parameters and mechanical properties at high temperatures (700°C and more) is mandatory.The creep and dwell-fatigue durability as well as the damage mechanisms of AD730™, a new nickel base superalloy developed for turbine disks, have been analyzed. Several microstructural parameters were studied (grain boundaries, grain size, size and distribution of γ′ precipitates) as well as experimental parameters (temperature, environment, applied stress or dwell period). By using single crystalline specimens having the same chemical composition of the studied alloy, it has been shown unambiguously that single crystalline microstructures do not necessarily present better creep properties compared to polycristalline ones. This result is supposed to be caused by a grain boundary strengthening mechanism. Moreover, in creep at 700°C, it has been shown that the main viscoplasticity controlling parameters are the size and distribution of γ′ precipitates.An unexpected dwell-fatigue behavior has been observed for long hold times and in a specific applied stress window. This phenomena is attributed to a “Bauschinger type” effect, occurring during unloading phases
14
Boubidi, Pascal. "Caractérisation expérimentale et modélisation numérique de la fatigue à faible nombre de cycles d'un superalliage base ni monocristallin sous chargement multiaxial." ENSMP, 2000. http://www.theses.fr/2000ENMP1001.
Full textAbstract:
La durée de vie de structures monocristallines a été abordée selon une approche expérimentale et une modélisation numérique. Une détermination satisfaisante de la durée de vie doit inclure un modèle d'amorçage et une prévision de la propagation de fissure. La principale contribution de cette thèse concerne l’amorçage de fissure via une importante campagne d'essais accomplie pour le sc16 du bam-berlin. Les résultats inédits ont été obtenus à l'aide d'essais sur éprouvettes entaillées. En effet on a montré que deux zones de fissuration existent de part et d'autre du fond d'entaille pour une éprouvette orientée suivant <001> alors que les fissures se concentrent au niveau de la section minimale pour les orientations <011> et <111>. Des observations métallographiques ont permis également de caractériser le mode de rupture. La partie simulation traite d'abord de l'identification des paramètres du modèle cristallographique valables pour des chargements cycliques anisothermes et pour les températures 20, 650, 850 et 950\c, une attention particulière étant prêté à 950\c. Ce modeler a été utilisé pour simuler des essais isothermes lcf sur éprouvettes entaillées utilisant la méthode des éléments-finis. Des modèles d’amorçage peuvent alors être appliqués par des post-processeurs pour aboutir à la durée de vie. Une nouvelle définition de la variable critique, issue de la cission résolue, a été validée. Une seconde approche, un modèle de rupture statistique tenant compte de la distribution de défauts dans l'estimation de la durée de vie, a également été appliqué avec succès. La méthodologie obtenue à partir de l’éprouvette de laboratoire a été testée et validée par des résultats expérimentaux sur une éprouvette technologique de siemens (kwu) simulant les zones les plus critiques d'une aube de turbine. La dernière partie concerne l’étude numérique des bandes de localisation de la déformation en pointe de fissure d'un monocristal en déformation plane et à basse température. Notre contribution concerne la modification des résultats obtenus par la mécanique classique des milieux continus, produite par l'introduction de la théorie des milieux continus generalisés. Un modèle de Cosserat pour le monocristal a été utilisé, pour différentes orientations d'une éprouvette ct. Celui-ci exclue les bandes en genou en faveur des bandes de cisaillement qui s'identifient aux directions de bifurcation de fissures après propagation stable.
15
Lasalmonie, David. "Compression isostatique à chaud de poudre de superalliage base nickel : simulation aux cotes et évolution microstructurale." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10046.
Full textAbstract:
La compression isostatique a chaud de poudres metalliques permet de fabriquer des pieces completement denses, pouvant comporter des geometries complexe impossible a realiser par usinage. Ceci permet alors de produire en une seule etape des pieces qui, habituellement, sont realisees par formage et assemblage. Dans cette optique, la forme du moule dans lequel est versee la poudre determine entierement la forme de la piece finale. La methode utilisee pour optimiser la forme du moule afin d'obtenir une piece ayant les cotes desirees, est basee sur la simulation numerique du cycle de mise en forme. La validite de ce procede est donc basee sur la valeur predictive de la simulation. L'etude presentee ici porte sur la simulation de la densification de poudre de superalliage base nickel, le sy625, dans un conteneur en acier doux, le xc18. La simulation demande la constitution d'une base de donnees importante, tant pour la poudre que pour le conteneur. Nous avons tout d'abord determine les proprietes mecaniques et thermiques dependant de la temperature pour les deux materiaux par une etude bibliographique et experimentale. Les lois de fluage du xc18 et du sy625 dense ont ete determinees entre 850\c et 1150\c par des essais de compression simple. L'identification des parametres rheologiques du modele viscoplastique de densification utilise, celui d'abouaf, a ete realisee sur une large gamme de densite relative, entre 75% et 100% (densite relative de remplissage : 73%). Deux pieces de validation ont ete fabriquees dans le cadre de cette etude afin d'evaluer les performances de la simulation. La simulation par elements finis de la densification est realisee grace au logiciel precad. Les resultats de calculs en deux ou trois dimensions montrent une bonne prevision des deformations. Le modele d'abouaf et le logiciel precad dans sa version actuelle semblent donc apte a simuler la densification de pieces industrielles a partir de poudre de sy625. Nous avons enfin observe une recristallisation des grains dans le sy625 pendant la densification. Un plan d'experiences nous permet de prevoir la fraction recristallisee du sy625 elabore par cic et d'en deduire ses proprietes en fluage.
16
Chambreland, Sylvain. "Etude des premiers stades de précipitation dans un superalliage à base de nickel à l'aide d'une sonde atomique." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES055.
Full textAbstract:
Analyse de la cinétique de démixtion à fine échelle dès le début de la transformation. Cette étude est réalisée par une sonde atomique qui permet l'observation de la matière à l'échelle atomique et par microanalyse quantitative à haute résolution spatiale. Description détaillée de la technique d'étude. Analyse de la formation des précipités gamma '. Etude de la taille, de la densité et de la composition des particules en fonction du temps de vieillissement a 650°C. Interprétation des résultats dans le cadre des théories classiques de germination-croissance et coalescence
17
Derniaux, Eric. "Etude de structures NiCoCrAlY / Al2O3 / TiOx / Pt / AlN déposées par pulvérisation cathodique sur superalliage base Ni pour capteurs de pression haute température." Phd thesis, Caen, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444578.
Full textAbstract:
Des structures multicouches NiCoCrAlY / Al2O3 / TiOx / Pt / AlN déposées par pulvérisation cathodique sur superalliage base nickel, destinées à la réalisation de capteurs de pression sur pièces de turbomachine, sont étudiées et caractérisées. Les principaux objectifs de l'étude sont de résoudre le problème d'adhérence du film de platine (Pt) sur l'alumine (Al2O3) et d'améliorer la texture cristallographique {0001} des couches de nitrure d'aluminium (AlN) favorable à l'effet piézo-électrique recherché. L'influence d'une couche d'accrochage de TiOx sur l'adhérence du platine et l'effet de la polarisation du substrat sur les propriétés physico-chimiques de l'AlN sont notamment étudiés. L'étude approfondie (diffraction X, MEB, EDS, XPS, tests d'arrachement) des propriétés physico-chimiques des couches est menée. Les résultats mettent en évidence la forte influence du TiOx sur la nature et l'état de surface de l'alumine. La présence d'une couche de TiOx peut améliorer ou dégrader l'adhérence du platine en fonction du type d'alumine élaborée. Un fort effet de la polarisation du substrat sur la texture, la morphologie, la composition chimique de l'AlN et sur les contraintes résiduelles est démontré et expliquée. Les résultats obtenus concernant la qualité de la texture {0001} de l'AlN et la tenue mécanique des structures multicouches (800°C) ont permis la fabrication de transducteurs Pt / AlN / Pt sur substrats plans de superalliage base nickel. La sensibilité à la pression de ces premiers prototypes devra ensuite être évaluée en préalable à l'élaboration de capteurs sur pièces de turbomachine.
18
Boittin, Guylaine. "Expérimentation numérique pour l'aide à la spécification de la microstructure et des propriétés mécaniques d'un superalliage base Ni pour des applications moteurs." Paris, ENMP, 2011. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01248295.
Full textAbstract:
Une boucle d'optimisation permettant d'optimiser le traitement thermique vis-à-vis de la durée de vie en fatigue d'un disque de turbine haute pression en superalliage à base de nickel N18 a été construite. Cette boucle comporte trois calculs par éléments finis et un post-processing de la durée de vie. Le premier calcul est un calcul thermique qui permet de déterminer l'évolution de la température au cours du traitement thermique en tout point du disque. Le second est un calcul de microstructure qui donne les paramètres microstructuraux, c'est-à-dire le rayon équivalent et la fraction volumique des différentes populations de précipités, en fonction de l'évolution de la température simulée lors du premier calcul. Le troisième calcul consiste à obtenir la réponse mécanique du disque à la sollicitation qu'il subit en service, le comportement en chaque point de Gauss étant dépendant des paramètres microstructuraux résultant du traitement thermique. Afin de construire cette boucle, un modèle de précipitation a été implémenté dans le code ZeBuLoN et calibré pour le N18 à gros grains. De plus, l'influence de la microstructure fine sur le comportement et la résistance en fatigue a été étudiée au moyen d'essais mécaniques spécifiques conduits à 450°C. Ces essais ont montré que la microstructure intragranulaire n'a a priori pas d'influence sur la fonction de durée de vie développée pour les matériaux pour disque. Mais elle a par contre une influence très importante sur la limite d'élasticité du matériau, qui a elle-même une influence directe sur la contrainte moyenne au cycle stabilisé. Et la contrainte moyenne est l'un des paramètres clés gouvernant la résistance en fatigue du matériau. Un modèle multiéchelle a par ailleurs été construit afin de mieux comprendre le rôle de la microstructure fine sur le comportement en fatigue. La boucle d'optimisation intègre un modèle phénoménologique et montre qu'un refroidissement plus lent, aboutissant à une limite d'élasticité plus basse au point critique du disque, permet d'allonger la durée de vie. Cependant, la tenue à l'éclatement constitue aussi un critère dimensionnant du disque et celle-ci requiert quant à elle une bonne résistance mécanique du matériau<br>An optimization loop allowing the optimization of the thermal treatment toward the fatigue life of the turbine disk in PM Ni-base superalloy N18 is built. This loop is constituted of three finite elements calculations and one post-processing of the fatigue life. The first calculation is a thermal calculation which allows the determination of the evolution of the temperature in each point of the disk. The second one is a calculation of the precipitation, which gives the microstructural parameters, i. E. The volume fraction and the size of the different population of precipitates. The third one is the calculation of the mechanical response of the disc to the service loading. The behavior in each Gauss point is a function of the microstructural parameters deduced from the second calculation. To build this loop, a model of precipitation was implemented in ZeBuLoN code and recalibrated for coarse grained N18. Moreover the influence of the intragranular microstructure on the fatigue behaviour was studied through specific mechanical tests performed at 450°C. This study shown the fatigue life function is a priori no dependant from the intragranular microstructure. But it has a very strong influence on the yield stress, which has a direct impact on the mean stress at the stabilised cycle. And the mean stress is one of the key parameters for the fatigue resistance of the material. A multiscale model was built to account for the role of the fine microstructure on the fatigue behaviour. The optimization loop is built with a phenomenological model and shows that a slower cooling, leading to a lower yield stress at the critical point of the disk allows to enhance the fatigue life. Meanwhile, the resistance to brsting also constitutes a major criterion for the design of the disc and this one requires a good mechanical resistance of the material
19
Tréhorel, Roxane. "Comportement mécanique haute température du superalliage monocristallin AM1 : étude in situ par une nouvelle technique de diffraction en rayonnement synchrotron." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0055/document.
Full textAbstract:
Les superalliages monocristallins base nickel sont largement utilisés dans les parties chaudes (aux alentours de 1000°C) des turbines aéronautiques au vu de leur bonne résistance thermomécanique. Pendant le stade II du fluage leur microstructure est formée d’une matrice/couloirs γ (CFC) et de précipités en radeaux γ’ (L12). Le but de cette étude est de mieux comprendre la plasticité de ces matériaux, en particulier celle de l’alliage de 1ère génération AM1. Afin de suivre son comportement mécanique durant des transitions rapides, une nouvelle technique expérimentale par diffraction en transmission des rayons X (synchrotron) a été développée. L’utilisation d’une caméra en champ lointain permet d’enregistrer (une acquisition prend 7 secondes) la tache de diffraction (200) de chacune des deux phases, et donc l’évolution en temps réel du désaccord paramétrique entre les deux phases. En utilisant un modèle mécanique simplifié, il est possible d’en déduire les contraintes internes et la déformation plastique de chaque phase. Une campagne d’essai sur la ligne ID11 de l’ESRF a été réalisée avec cette technique. Deux types d’échantillons présentant une microstructure initiale différente, obtenues par des traitements thermiques adaptés, ont été testés. Ils ont été soumis in situ à des essais de fluage à température constante avec des sauts de contrainte. Après essai, les échantillons ont été caractérisés par MET et MEB afin de déterminer leur microstructure, vérifier les désorientations des échantillons, cartographier la concentration de certains éléments et évaluer la densité de dislocations au sein des radeaux γ’. Dans les couloirs γ, la propagation des dislocations nécessite une contrainte de Von Mises supérieure à la contrainte d’Orowan, et la densité de dislocations mobiles augmente avec la déformation plastique. Le mécanisme limitant la déformation plastique par montée de la phase γ’ est vraisemblablement l’entrée des dislocations dans les radeaux. Les conséquences déduites de cette hypothèse sont détaillées ainsi que le comportement mécanique du matériau résultant<br>Nickel-based single crystal superalloys are extensively used for turbines blades (above 1000°C) of aeronautical engines because of their good thermomechanical properties. During stage II of creep, their microstructure consists of a γ matrix (fcc) and raft precipitates γ’ (L12). The aim of this work is to improve the understanding of plasticity of this type of alloy, especially the first generation AM1 superalloy. To follow his mechanical behaviour during fast transients, a new experimental setup using synchrotron radiation diffraction in transmission geometry was developed. A far field camera allows the recording of the (200) diffraction spot of each phase, i.e. the evolution of the lattice misfit in real time (one acquisition takes 7 seconds). By using a simple mechanical model, it is possible to determine the internal stresses and the plastic strains for both phases. An experimental campaign was performed at ID11 beamline of ESRF using this new technique. Two sample types with different initial microstructure (obtained with adapted heat treatments) were tested in situ. They underwent load jumps under high-temperature creep conditions. Further post mortem investigations by SEM and TEM were performed to determine their microstructure, to check on misorientations, map some elements composition and estimate the dislocation density within the γ’ rafts. In the γ channels, dislocation propagation occurred when the Von Mises stress was larger than the Orowan stress. The mobile dislocations density increases with γ plastic strain. The limiting mechanism for γ’ plastic strain is presumably the entry of dislocation within the γ’ rafts. Under this assumption we deduce the mechanisms of interactions between dislocations, vacancies, and pores within the material, and the mechanical behaviour of the γ’ rafts
20
Ter-Ovanessian, Benoît. "Etude comparative de différents superalliages base Ni pour ressorts de systèmes de maintien." Phd thesis, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/7075/1/ter_ovanessian.pdf.
Full textAbstract:
Les systèmes de maintien situés sur les structures assemblages-combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) sont constitués d'un empilement de lames qui agissent à la fois, comme élément accommodant les incompatibilités thermiques résultant des différences de coefficients de dilatation Acier, alliages de zirconium et principalement, comme système permettant de limiter les effets hydrodynamiques induits par le passage du fluide caloporteur à travers les assemblages. Actuellement, l'alliage 718 est le matériau constitutif de ces ressorts à lames. Il présente les performances en service nécessaires et suffisantes pour répondre aux sollicitations de ces systèmes ainsi qu'aux exigences des autorités de sûreté (dans les conditions actuelles de fonctionnement des REP). Or, dans le cadre de l'augmentation des performances générales des assemblages combustibles, l'emploi d'autres matériaux, dont les propriétés de relaxation sous flux neutronique sont supérieures à celles du 718, est envisagé par AREVA. Les matériaux étudiés sont principalement des superalliages base Ni, tels que les nuances 625+ et 725 qui à l'instar de l'alliage 718 durcissent par précipitation de phases secondaires, ainsi que des nuances d'alliage 718 riche en Molybdène. Cependant, bien que ces nouveaux matériaux présentent une relaxation sous flux neutronique améliorée, ils doivent répondre également à un cahier des charges strict, propre à leur utilisation en centrale : des propriétés mécaniques équivalentes, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte (CSC) et une bonne résistance à la fragilisation par l'hydrogène (FPH) en milieu primaire de REP. Chacune de ces propriétés a été étudiée avec attention dans le double but de comparer ces matériaux entre eux et afin de cerner les paramètres clés contrôlant leur différence de comportement aussi bien en CSC qu'en FPH.