Contribution à l'analyse par diffractométrie X des déformations et des contraintes à l'échelle des grains PDF Download
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Author: Wenjun Huang
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Languages : fr
Pages : 142
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Book Description
Une nouvelle méthodologie d'analyse monocristalline par diffraction des rayons X (DRX) a été développée pour combler une lacune de l'analyse des contraintes d'ordre II (à l'échelle du grain) dans un matériau cristallin à structure non cubique. Cette méthode est basée sur la méthode d'Ortner I en introduisant le tenseur métrique qui lie le tenseur des déformations et les distances inter réticulaires mesurées par DRX. Avec cette nouvelle méthodologie, lorsque le repère cristallin direct n'est ni nécessairement orthogonal ni nécessairement normé, un repère orthonormé associé au repère cristallin direct est défini, où la majorité des calculs sont exécutés avec les règles de calcul usuelles. La méthode des moindres carrés nous permit de prise en compte de plus de 6 mesures minimum pour obtenir une meilleure estimation de G et déterminer les incertitudes statistiques. L'application expérimentale dans un bi cristaux cuivre nous a permit d'avoir validé cette nouvelle méthode. Par cette méthode, des contraintes résiduelles d'ordre II dans une couche galvanisé à gros grains sur l'acier sont déterminées après un traitement thermique de recuit. Les 4 grains orientés différemment sont été aussi quantitativement caractérisés in situ sous une sollicitation extérieure. Les résultats ont bien démontré le mécanisme de déformation élastique et plastique à l'échelle des grains et entre les grains. Par conséquent, cette méthode développée est donc adaptable et significative pour détermination des déformations et des contraintes à l'échelle des grains dans un monocristaux ou multicristaux à cristalline structure quelconque.
Author: Wenjun Huang
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Languages : fr
Pages : 142
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Book Description
Une nouvelle méthodologie d'analyse monocristalline par diffraction des rayons X (DRX) a été développée pour combler une lacune de l'analyse des contraintes d'ordre II (à l'échelle du grain) dans un matériau cristallin à structure non cubique. Cette méthode est basée sur la méthode d'Ortner I en introduisant le tenseur métrique qui lie le tenseur des déformations et les distances inter réticulaires mesurées par DRX. Avec cette nouvelle méthodologie, lorsque le repère cristallin direct n'est ni nécessairement orthogonal ni nécessairement normé, un repère orthonormé associé au repère cristallin direct est défini, où la majorité des calculs sont exécutés avec les règles de calcul usuelles. La méthode des moindres carrés nous permit de prise en compte de plus de 6 mesures minimum pour obtenir une meilleure estimation de G et déterminer les incertitudes statistiques. L'application expérimentale dans un bi cristaux cuivre nous a permit d'avoir validé cette nouvelle méthode. Par cette méthode, des contraintes résiduelles d'ordre II dans une couche galvanisé à gros grains sur l'acier sont déterminées après un traitement thermique de recuit. Les 4 grains orientés différemment sont été aussi quantitativement caractérisés in situ sous une sollicitation extérieure. Les résultats ont bien démontré le mécanisme de déformation élastique et plastique à l'échelle des grains et entre les grains. Par conséquent, cette méthode développée est donc adaptable et significative pour détermination des déformations et des contraintes à l'échelle des grains dans un monocristaux ou multicristaux à cristalline structure quelconque.
Author: Vincent Ning Ji
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Languages : en
Pages : 116
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Book Description
La méthode d'analyse de contraintes internes par diffraction des rayons X (DRX) à différentes échelles d'observation (microscopique, mésoscopique et macroscopique) est appliquée pour étudier l'état microstructural et mécanique des matériaux hétérogènes. Après une brève présentation du principe des méthodes, de leurs domaines d'application et des limites technologiques (chapitre 1), nous avons montré des exemples d'études sur des matériaux bi-phasés ou composites (chapitre II), sur des matériaux revêtus (chapitre III) et sur des alliages à vocation industrielle (chapitre IV). Avec un alliage intermétallique duplex à base de TiAl, nous avons réussit à déterminer expérimentalement, par des essais in-situ sous un goniomètre, les constantes d'élasticité, le niveau de contraintes internes et la loi de comportement de chaque phase en fonction des différentes microstructures duplexes. Les informations locales, directes et précises obtenues par DRX servent à alimenter la modélisation micromécanique qui donne des résultats cohérents avec les essais mécaniques macroscopiques. Les analyses fines par DRX sur des échantillons "modèles" de composites à matrice céramique (CMC) et sur des micro composites de CMC permettent de quantifier l'état mécanique hétérogène de chaque composant (renfort, interphase et matrice) et de confirmer l'origine thermique des contraintes internes. Les résultats de modélisation en tenant compte uniquement des aspects de dilatations thermiques présentent un bon accord avec ceux obtenus par DRX. Sur des revêtements épais de Cu obtenus par projections thermiques (APS, VPS, IPS et HVOF), la méthode de DRX permet de déterminer les modules d'élasticité avec des essais de traction in-situ et la distribution de contraintes macroscopiques dans l'épaisseur du revêtement et dans le substrat de Nb. Les résultats obtenus ont permis de qualifier les procédés de projection thermique et d'optimiser les propriétés mécaniques recherchées. Se basant sur un modèle métallo-thermo-mecanique par éléments finis et sur des études expérimentales, la modélisation numérique a réussit à prédire le champ thermique, la solidification et les contraintes pour le procédé HVOF. En développant une nouvelle méthode d'analyse qui tient compte de l'état bi-axial de contraintes résiduelles, nous avons pu déterminer, par un essai de traction in-situ sous un goniomètre, la limite d'élasticité d'une couche de TiN sur son substrat en acier. La nouvelle méthode tient compte des interactions entre la couche mince et son substrat dans les domaines élasto-plastiques et plastiques, elle est simple à mettre en oeuvre et à utiliser. En introduisant les informations de l'énergie de déformation et des contraintes internes dans les couches minces métalliques (Cu et Ag), nous avons démontré le rôle non-négligeable de l'énergie de déformation, en plus de l'énergie de surface, dans le grossissement anormal des grains en utilisant les informations microstructurales, notamment l'orientation cristallographique préférentielle des grains. Avec l'analyse des contraintes internes microscopiques par élargissement de raies de DRX, 3 alliages CFC (Al 7475, Al 5083 et inconel 600) déformés plastiquement ont été étudiés afin de suivre l'évolution de la microstructure. Les résultats obtenus par DRX sont très intéressants et riches en information par comparaison aux observations directes effectuées en MET. En plus des informations à l'échelle microscopique, l'élargissement des raies est corrélée avec les paramètres mécaniques macroscopiques, tels que le taux d'écrouissage (dans le présent manuscrit), la dureté et la limite d'élasticité (dans les autres études). L'analyse de l'élargissement des raies est ensuite appliquée pour suivre: l'endommagement en corrosion sous contrainte d'un alliage Inconel 600, ou l'endommagement en déformation plastique et en fatigue oligo-cyclique d'un acier 20CDYO5-08.
Author: Komlan Assogba Kassegne
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Languages : fr
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Book Description
Cette étude porte sur l'analyse en trois dimensions par diffraction X des contraintes résiduelles dans des matériaux cristallins à réseaux très déformés. Pour un diffractomètre prototype équipé d'un détecteur à localisation linéaire (DLL) et d'un goniomètre à 4 cercles avec un berceau d'Euler ouvert et décentré et une table de translation XY, nous avons rédigé et adapté des outils logiciels d'acquisition des mesures et de détermination du tenseur triaxial des contraintes. Des stratégies spéciales d'orientation des échantillons pendant leur exposition ont été mises au point pour analyser convenablement les déformations dans les matériaux à réseaux fortement perturbés. Compte tenu de la largeur des profils d'intensités mesurées qui déborde de la fenêtre de mesure du DLL, nous avons localisé les raies en mettant au point deux méthodes numériques (corrélation croisée modifiée et arc glissant) ou en utilisant la méthode du barycentre centré de F. CONVERT. En ne faisant pas l'hypothèse sigma(3,3)=0 dans le tenseur des contraintes, nous avons fait des mesures suivant au moins 6 directions spatiales phi que nous avons optimisées. Dans les matériaux que nous avons essayés, nous avons vérifié, par le calcul du tenseur des contraintes, que l'hypothèse sigma (3,3) voisin de zéro était licite. Les valeurs de sigma(3,3) sont faibles et généralement inferieures à l'incertitude de mesure. Avec les méthodes que nous avons mises au point, une analyse de contraintes peut être conduite avec un minimum d'incertitude en moins de 10 minutes pour une direction phi et en mois de 60 minutes pour un tenseur triaxial
Author: Carlos Ferreira
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Languages : fr
Pages : 252
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Book Description
Ces dernières années, des campagnes de sensibilisation sur l'analyse métrologique de la détermination des contraintes par diffraction des rayons X ont été menées par le Groupement Français d'Analyse de Contraintes, le GFAC, constitué de laboratoires industriels et universitaires. Sous son impulsion, une norme française, la norme XPA 09-285 à d'ores et déjà vu le jour en mai 1999 et une norme européenne est actuellement en phase terminale d'écriture. Ces normes ont pour objectifs d'harmoniser les protocoles expérimentaux et d'uniformiser les calculs analytiques afin de réduire les dispersions de type inter-laboratoires. Néanmoins, même si elles constituent une avancée considérable dans l'établissement d'un guide de mesure, elles ne permettent pas encore de répondre aux attentes particulières des industriels, notamment sur les limites de la technique et sur le calcul d'incertitude, notions essentielles pour l'accréditation des grandeurs mesurées. Cette thèse résulte des attentes conjuguées de trois grands groupes industriels que sont RENAULT, PEUGEOT S.A. et SNECMA au sein desquels la diffraction des rayons X pour l'analyse des contraintes résiduelles est quotidiennement utilisée. Ce travail n'a pas la prétention de répondre à l'ensemble des problématiques associées à cette méthode d'analyse. Il a pour vocation de contribuer à la fiabilité des protocoles de mesure et à l'interprétation des résultats dans le milieu industriel. Il constitue, en outre, une étape embryonnaire de la vaste étude métrologique engagée par le GFAC sur cette technique utilisée pour la détermination des contraintes résiduelles dans les matériaux polycristallins. Ainsi, des études diverses sont ici proposées et elles concernent principalement : L'analyse détaillée d'un test inter-laboratoire en vue de certifier des étalons de référence. L'influence de la troncature des pics de diffraction dans la détermination des contraintes. La prise en compte de l'incertitude liée à la statistique de comptage pour les détecteurs classiques et les détecteurs CCD. L'étude et la propagation des erreurs analytiques et expérimentales pour les deux configurations classiques de montages...
Author: Denis Bouscaud
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Languages : fr
Pages : 224
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Book Description
La diffraction des rayons X est une technique non destructive fréquemment utilisée en sciences des matériaux pour déterminer les contraintes résiduelles à une échelle macroscopique. Du fait de la complexité croissante des nouveaux matériaux et de leurs applications, il devient nécessaire de connaître l'état de déformation / contrainte à une échelle plus petite. Dans ce sens, un outil expérimental appelé microdiffraction Kossel a été développé au sein d'un microscope électronique à balayage. Il permet de déterminer l'orientation cristallographique et les déformations / contraintes avec une résolution spatiale de plusieurs micromètres. Des analyses ont aussi été réalisées avec un rayonnement synchrotron. Une méthodologie expérimentale a été développée de manière à optimiser l'acquisition des clichés et leur post-traitement. La procédure de détermination des contraintes a été validée en comparant les états de contrainte de monocristaux sous chargement mécanique in situ, obtenus en microdiffraction Kossel et avec des techniques de diffraction classiques. La microdiffraction Kossel a ensuite été appliquée à des matériaux polycristallins en diminuant progressivement la taille des grains analysés. Des hétérogénéités intergranulaires assez marquées ont par exemple été mesurées sur un acier IF. Des mesures ont enfin été réalisées sur des couches minces représentatives des composants de la microélectronique.
Author: FRANK.. EBERL
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Languages : en
Pages : 317
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Book Description
L'EVOLUTION DES MOYENS DE CALCUL DANS LES DERNIERES ANNEES PAR DES APPROCHES ELEMENTS FINIS A PERMIS D'INTEGRER LA MORPHOLOGIE DES GRAINS DANS LA DESCRIPTION DU COMPORTEMENT MECANIQUE D'UN MATERIAU POLYCRYSTALLIN. UNE LOI MONOCRISTALLINE ELASTOVISCOPLASTIQUE BASEE SUR LA LOI DE SCHMID EST IMPOSEE A CHAQUE POINT D'INTEGRATION. LA MICROSTRUCTURE EST PRISE EN COMPTE PAR LE MAILLAGE. L'OBJECTIF DE L'ETUDE EST L'ANALYSE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE D'UNE EPROUVETTE DE TRACTION ENTIERE EN PRENANT EN COMPTE LA MICROSTRUCTURE COMPLETE DU SPECIMEN. DONC, LE NOMBRE DE GRAINS DOIT ETRE RELATIVEMENT FAIBLE ET LES GRAINS DOIVENT ETRE ACCESSIBLES PAR DES MOYENS D'OBSERVATION POUR DETERMINER L'ORIENTATION DU GRAIN PAR DES METHODES EBSD, PAR EXEMPLE. LE MULTICRISTAL EST ALORS CREE. LA MORPHOLOGIE DE TOUS LES GRAINS AVEC LEURS ORIENTATIONS EST CONNUE ET PEUT ETRE INTRODUITE DANS LE MODELE ELEMENTS FINIS. LE CHAMP DE CONTRAINTES LOCALES EST DETERMINE PAR DIFFRACTION DES RAYONS X. LA MISE AU POINT DE LA TECHNIQUE MONOCRISTALLINE A PERMIS DE DETERMINER DES TENSEURS DE CONTRAINTES A L'INTERIEUR D'UN GRAIN. LA MICROFOCALISATION AU LABORATOIRE AVEC DES VOLUMES DE DIFFRACTION AUTOUR DE 100 MICROMETRES OU L'UTILISATION DU RAYONNEMENT SYNCHROTRON (AUTOUR DE 20 MICROMETRES) PERMET DE VALIDER LES GRADIENTS DE DEFORMATIONS ET CONTRAINTES A L'INTERIEUR D'UN GRAIN. DES SOURCES TYPE SYNCHROTRON OU DE RADIOGRAPHIE INDUSTRIELLE FOURNISSENT DES RAYONS X TELLEMENT DURS QU'ILS AUTORISENT L'ETUDE EN VOLUME DE 1 A 2 MILLIMETRES D'EPAISSEUR. A CAUSE DE L'ELABORATION DU MATERIAU, DES EFFETS DE MOSAICITE SONT A PRENDRE EN COMPTE. DES CHAMPS DE CONTRAINTE A UNE ECHELLE INFERIEURE ENTRE LES SOUS GRAINS A L'INTERIEUR D'UN GRAIN CREENT DES HETEROGENEITES SUPPLEMENTAIRES. DEUX TYPES DE MOSAICITE SONT DISTINGUES. UN EFFET MOSAIQUE DUE A L'ELABORATION DU MATERIAU EST SUPERPOSE A UNE MOSAICITE QUI EVOLUE D'UNE MANIERE ANISOTROPE PENDANT LA DEFORMATION PLASTIQUE D'UN GRAIN. DES METHODES TYPES DIFFRACTION LAUE SONT CONFRONTEES A DES MESURES SYNCHROTRON ET A DES CALCULS PAR ELEMENTS FINIS POUR VALIDER L'EVOLUTION DE L'ORIENTATION DU RESEAU CRISTALLIN AU COURS D'UNE DEFORMATION PLASTIQUE. LES DEUX APPROCHES NOUS PERMETTENT DE PROPOSER UNE DESCRIPTION COHERENTE DES PHENOMENES D'UN POINT DE VUE MODELISATION ET MESURE SUR DES ECHELLES DE 10 MICROMETRES A QUELQUES MILLIMETRES.
Author: Albert Tidu
Publisher:
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Languages : fr
Pages :
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Book Description
CETTE ETUDE PRESENTE LES TRAVAUX REALISES GRACE A UN DETECTEUR COURBE DANS LE CADRE D'ANALYSES CLASSIQUES DE DIFFRACTION DES RAYONS X. L'INTRODUCTION DE CRITERES EXPERIMENTAUX PERMET UNE UTILISATIN RATIONNELLE DE CE DETECTEUR. NOUS PROPOSONS UNE EXPRESSION SIMPLIFIEE DES FONCTIONS DE PEARSON VII ASYMETRIQUES POUR LE LISSAGE ET LA SEPARATION DE PROFILS DE RAIES DE DIFFRACTION X. NOUS INTRODUISONS DES TECHNIQUES D'ANALYSE ADAPTEES AUX MATERIAUX A GROS GRAINS LORS DE LA MESURE DES CONTRAINTES RESIDUELLES (INTEGRATION DISCONTINUE ET FILTRAGE NUMERIQUE DES RAIES DE DIFFRACTION). NOUS DEVELOPPONS ET ETENDONS LE PRINCIPE DES FIGURES DE POLES AUX CARACTERISTIQUES DES RAIES DE DIFFRACTION (NOTION D'INDICATRICE). GRACE A CELLES-CI NOUS OBTENONS DES RELATIONS FORMELLES ENTRE LA TAILLE DES DOMAINES DE DIFFRACTION COHERENTE ET LA MICRO-DEFORMATION. LES DISTRIBUTIONS DE L'INTENSITE DIFFRACTEE EN FONCTIN DU FACTEUR DE FORME DU PROFIL DE RAIE DE DIFFRACTION X MONTRE QU'IL REPRESENTE, COMBINE AVEC LES VARIATIONS DE LA LARGEUR A MI-HAUTEUR, UNE VARIABLE ADEQUATE POUR LA DESCRITION DES MATERIAUX POLYCRISTALLINS DEFORMES. DANS LE CADRE D'HYPOTHESES GENERALEMENT ADMISES, LES RELATIONS MICRO-CONTRAINTE/TAILLE DES DOMAINES DE DIFFRACTION COHERENTE RAPPELLENT LES DIVERSES FORMES DE LA RELATION DE HALL-PETCH. L'ETUDE DES OSCILLATIONS DES GRAPHES RELATANT LES VARIATIONS DE LA DEFORMATION EN FONCTION DE LA DIRECTION DE MESURE PRECISE LE CARACTERE PREDOMINANT DES CARACTERISTIQUES MICROSTRUCTURALES. CE TRAVAIL MONTRE D'UNE FACON GENERALE QUE L'ANALYSE DES MATERIAUX POLYCRISTALLINS PEUT ETRE SIGNIFICATIVEMENT AMELIOREE PAR L'UTILISATION ET LA CONSTRUCTION D'INDICATRICES QUI REFLETENT L'ANISOTROPIE DU MILIEU POLYCRISTALLIN.
Author:
Publisher:
ISBN:
Category : Physics
Languages : en
Pages : 1140
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Book Description
Author:
Publisher:
ISBN:
Category : Earth sciences
Languages : fr
Pages : 508
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Book Description
Author: PIERRE.. MABELLY
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 166
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Book Description
LE BUT PRINCIPAL DE NOTRE ETUDE EST D'ESTIMER L'INFLUENCE DES HETEROGENEITES DE DEFORMATION ELASTIQUES (HDE) ENTRE CRISTAUX/DCD D'UN POLYCRISTAL SUR L'ELARGISSEMENT DES PICS DE DIFFRACTION DES RAYONS X. LA POSITION DES PICS DE DIFFRACTION X EST COURAMMENT UTILISEE POUR EVALUER L'ETAT MECANIQUE DES POLYCRISTAUX TANDIS QUE LA LARGEUR DES PICS PEUT SERVIR A EN ETUDIER LA MICROSTRUCTURE. L'ELARGISSEMENT DES PICS DE DIFFRACTION DES POLYCRISTAUX EST DU A QUATRE PRINCIPAUX EFFETS: LES EFFETS DE TAILLE ET DE DISTORSION DES DOMAINES COHERENTS DE DIFFRACTION (DCD) DEFINIS PAR WARREN ET AVERBACH, LES EFFETS DE COMPOSITION ET DES HETEROGENEITES DE DEFORMATION ELASTIQUE ENTRE DCD. CETTE DERNIERE SOURCE D'ELARGISSEMENT CARACTERISTIQUE DES MATERIAUX MASSIFS A SOUVENT ETE NEGLIGEE AFIN D'UTILISER LA TECHNIQUE D'ANALYSE DES PICS DE DIFFRACTION DE WARREN-AVERBACH, SPECIFIQUE AUX POUDRES. LA DEFORMATION ELASTIQUE OU ELASTOPLASTIQUE DES POLYCRISTAUX ENTRAINE LA FORMATION DE FORTES CONTRAINTES INTERNES. LA DISTRIBUTION PARTICULIEREMENT HETEROGENE DE CES CONTRAINTES EST LA SOURCE DES HETEROGENEITES DE DEFORMATION ELASTIQUE. DANS LE DOMAINE ELASTIQUE, L'INFLUENCE DES HDE A ETE SIMULEE PAR LES PRINCIPAUX MODELES MICROMECANIQUES (REUSS, ESHELBY-KRONER). DANS LE DOMAINE PLASTIQUE, LES HETEROGENEITES DE DEFORMATION DUES AUX INCOMPATIBILITES PLASTIQUES DE DEFORMATION ET AUX HETEROGENEITES DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ONT ETE ESTIMEES PAR UNE MODELISATION AUTOCOHERENTE ELASTOPLASTIQUE DE L'AGREGAT POLYCRISTALLIN. LES ELARGISSEMENTS DUS AUX EFFETS HDE ONT ETE COMPARES A DEUX TYPES DE RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS AVEC L'ACIER INOXYDABLE 316L ET LE SUPERALLIAGE UDIMET 720: - L'UN RELATIF AUX ELARGISSEMENTS OBSERVES SOUS CHARGE LORS D'ESSAIS DE TRACTION, - L'AUTRE RESULTANT DE L'ANALYSE APRES DECHARGE. LES PICS DE DIFFRACTION DES EPROUVETTES DE 316L ONT ETE ETUDIES, APRES DECHARGE, SUIVANT UNE APPROCHE DE TYPE WARREN-AVERBACH MODIFIEE POUR TENIR COMPTE DES EFFETS HDE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX CORROBORENT LES ELARGISSEMENTS ET LES COURBES DES SINUS CARRES SIMULES
