DETERMINATION DES PROPRIETES MECANIQUES EN FLUAGE A HAUTE TEMPERATURE ET ETUDE DES MICROSTRUCTURES DE DEFORMATION DE CERAMIQUES A BASE DE NITURE D'ALUMINIUM PDF Download
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Author: ISABELLE.. MASSON
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Languages : fr
Pages : 234
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EN VUE D'APPLICATIONS EN SIDERURGIE DANS LES NOUVEAUX PROCEDES DE COULEE CONTINUE DE BANDES MINCES, PLUSIEURS CERAMIQUES A BASE DE NITRURE D'ALUMINIUM (ALN FRITTE (SALN), ALN PRESSE A CHAUD (HPALN) ET COMPOSITES AL#2O#3-ALN) ONT ETE DEFORMEES EN COMPRESSION UNIAXIALE SOIT SOUS CONTRAINTE CONSTANTE (150-250 MPA) SOIT A VITESSE DE DEFORMATION IMPOSEE (5.10##6S##1) A DES TEMPERATURES VARIANT DE 1200 A 1650C PUIS CARACTERISEES EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A TRANSMISSION ET PAR ANALYSE EDX. EN FLUAGE A CHARGE CONSTANTE, LA VITESSE DE DEFORMATION EST PROPORTIONNELLE A LA CONTRAINTE APPLIQUEE A LA PUISSANCE 1,5 ET VARIE EXPONENTIELLEMENT AVEC LA TEMPERATURE, L'ENERGIE D'ACTIVATION APPARENTE AYANT UNE VALEUR MOYENNE DE 650 KJ.MOL##1 (LA VALEUR MAXIMALE DE LA VITESSE DE DEFORMATION ATTEINTE POUR HPALN DEFORME A 1650C SOUS 250 MPA ETANT DE 4.10##6S##1). A VITESSE IMPOSEE, LES COURBES CONTRAINTE-DEFORMATION PASSENT PAR UNE CONTRAINTE MAXIMALE QUI CROIT QUAND LA TEMPERATURE DIMINUE (LA VALEUR MAXIMALE OBTENUE POUR HPALN DEFORME A 1550C ETANT DE 670 MPA) PUIS DECROISSENT. APRES ESSAI, LA PRESENCE DE NOMBREUSES CAVITES AUX JOINTS DE GRAINS ET AUX POINTS TRIPLES MONTRE QUE LA DEFORMATION EST SURTOUT INTERGRANULAIRE. LES GRAINS SE DEFORMENT AUSSI PLASTIQUEMENT PAR MOUVEMENT DE DISLOCATIONS SITUEES MAJORITAIREMENT DANS LE PLAN DE BASE ET DE VECTEUR DE BURGERS 1/31120. NOUS AVONS EGALEMENT OBSERVE PLUSIEURS PREUVES DE LA MONTEE DE CES DISLOCATIONS ET DE GLISSEMENT DEVIE DANS DES PLANS PRISMATIQUES OU PYRAMIDAUX FAVORISEE PAR L'ABSENCE DE DISSOCIATION
Author: ISABELLE.. MASSON
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Pages : 234
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EN VUE D'APPLICATIONS EN SIDERURGIE DANS LES NOUVEAUX PROCEDES DE COULEE CONTINUE DE BANDES MINCES, PLUSIEURS CERAMIQUES A BASE DE NITRURE D'ALUMINIUM (ALN FRITTE (SALN), ALN PRESSE A CHAUD (HPALN) ET COMPOSITES AL#2O#3-ALN) ONT ETE DEFORMEES EN COMPRESSION UNIAXIALE SOIT SOUS CONTRAINTE CONSTANTE (150-250 MPA) SOIT A VITESSE DE DEFORMATION IMPOSEE (5.10##6S##1) A DES TEMPERATURES VARIANT DE 1200 A 1650C PUIS CARACTERISEES EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A TRANSMISSION ET PAR ANALYSE EDX. EN FLUAGE A CHARGE CONSTANTE, LA VITESSE DE DEFORMATION EST PROPORTIONNELLE A LA CONTRAINTE APPLIQUEE A LA PUISSANCE 1,5 ET VARIE EXPONENTIELLEMENT AVEC LA TEMPERATURE, L'ENERGIE D'ACTIVATION APPARENTE AYANT UNE VALEUR MOYENNE DE 650 KJ.MOL##1 (LA VALEUR MAXIMALE DE LA VITESSE DE DEFORMATION ATTEINTE POUR HPALN DEFORME A 1650C SOUS 250 MPA ETANT DE 4.10##6S##1). A VITESSE IMPOSEE, LES COURBES CONTRAINTE-DEFORMATION PASSENT PAR UNE CONTRAINTE MAXIMALE QUI CROIT QUAND LA TEMPERATURE DIMINUE (LA VALEUR MAXIMALE OBTENUE POUR HPALN DEFORME A 1550C ETANT DE 670 MPA) PUIS DECROISSENT. APRES ESSAI, LA PRESENCE DE NOMBREUSES CAVITES AUX JOINTS DE GRAINS ET AUX POINTS TRIPLES MONTRE QUE LA DEFORMATION EST SURTOUT INTERGRANULAIRE. LES GRAINS SE DEFORMENT AUSSI PLASTIQUEMENT PAR MOUVEMENT DE DISLOCATIONS SITUEES MAJORITAIREMENT DANS LE PLAN DE BASE ET DE VECTEUR DE BURGERS 1/31120. NOUS AVONS EGALEMENT OBSERVE PLUSIEURS PREUVES DE LA MONTEE DE CES DISLOCATIONS ET DE GLISSEMENT DEVIE DANS DES PLANS PRISMATIQUES OU PYRAMIDAUX FAVORISEE PAR L'ABSENCE DE DISSOCIATION
Author: Gilles Orange
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Languages : fr
Pages : 196
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LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE MATERIAUX CERAMIQUES ET EN PARTICULIER DU NITRURE ET DU CARBURE DE SILICIUM PEUT ETRE AMELIORE EN OPTIMISANT LES CONDITIONS D'ELABORATION. LE COMPORTEMENT A LA RUPTURE QUI PERMET D'ENVISAGER LEUR UTILISATION DANS DIFFERENTS DOMAINES TECHNOLOGIQUES EST INFLUENCE PAR L'OXYDATION. LA RESISTANCE A L'OXYDATION EST D'AUTANT PLUS IMPORTANTE QUE LA MAJEURE PARTIE DES PORES EN SURFACE A UNE TAILLE TRES FAIBLE. MISE EN ROUTE D'UN APPAREILLAGE DE DEFORMATION PERMETTANT D'EFFECTUER DES ESSAIS DE COMPRESSION OU DE FLEXION, JUSQU'A ORTHOGONAL 500**(O)C
Author: Loïc Perrière
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Languages : fr
Pages : 240
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Dans le contexte général lié aux économies d’énergie, l’amélioration sensible du rendement des turbines à gaz (aéronautiques ou terrestres), nécessitera d’augmenter notablement la température des gaz de combustion. Cela implique l’emploi de matériaux stables au-delà de 1 500°C. Les céramiques eutectiques préparées par solidification dirigée, à partir des systèmes Al2O3 - Ln2O3 (où Ln représente un élément lanthanide ou l’yttrium) sont une solution envisageable. En effet, leur microstructure, constituée d’un réseau interpénétré 3D de deux phases monocristallines, et exempte de pores, de colonies et de joints de grains, confère à ces systèmes eutectiques des propriétés mécaniques d’un bon niveau, et quasi-constantes jusqu’à des températures proches de leur température eutectique (> 1 700°C). Nos travaux ont consisté à élaborer plusieurs systèmes eutectiques binaires et ternaires, par ajout d’une phase ZrO2 renforçante. Les six systèmes présentant les microstructures les plus prometteuses (3 binaires : Al2O3 - Y3Al5O12, Al2O3 - Er3Al5O12, Al2O3 - GdAlO3, et 3 ternaires : Al2O3 - Y3Al5O12 - ZrO2, Al2O3 - Er3Al5O12 - ZrO2, Al2O3 - GdAlO3 - ZrO2) ont été retenus pour étudier certaines de leurs propriétés mécaniques. Plusieurs modes de fissuration, allant dans le sens de l’augmentation de ténacité détectée dans ces systèmes, ont été décelés après des essais de flexion biaxiale. Ces modes de fissuration ont été corrélés aux caractéristiques microstructurales et à la distribution des contraintes résiduelles, déterminées par le calcul et mesurées par une méthode piézo-spectroscopique. Enfin, l’étude du comportement en fluage à haute température a permis de mettre en évidence une évolution des mécanismes de déformation en fonction des conditions de sollicitation. L’étude MET post mortem a également souligné l’influence marquée du caractère interconnecté de la microstructure sur le comportement en fluage.
Author: Hélène Gros
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Languages : fr
Pages : 264
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L'OBJECTIF DE NOTRE TRAVAIL EST D'ETUDIER LE COMPORTEMENT EN FLUAGE DE DIFFERENTS MATERIAUX CERAMIQUES: NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A LA FOIS A CERTAINS OXYDES MONOPHASES (ALUMINE, ZIRCONE, MULLITE, ZIRCON) ET A CERTAINS COMPOSITES RENFORCES PAR DISPERSOIDES (PARTICULES DE ZIRCONE) ET/OU PAR WHISKERS. NOTRE ETUDE S'EST APPUYEE SUR LES RESULTATS OBTENUS A PARTIR D'UN APPAREILLAGE REALISE AU LABORATOIRE, SUR LES OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES (MEB, MET) DES ECHANTILLONS FLUES ET SUR LES ANALYSES CHIMIQUES DES ELEMENTS MINEURS EN PRESENCE DANS LES MATERIAUX. NOUS AVONS AINSI PU DETERMINER LES MECANISMES DE DEFORMATION OPERANT DANS LES DOMAINES DE CONTRAINTE ET TEMPERATURE ETUDIES, ET ANALYSER L'ENDOMMAGEMENT OBSERVE, EN NOUS ATTACHANT TOUT PARTICULIEREMENT A LA CAVITATION ET AU MOUVEMENT DE GLISSEMENT AUX INTERFACES. NOUS AVONS AINSI MIS EN EVIDENCE COMBIEN LE COMPORTEMENT EN FLUAGE EST DEPENDANT DE LA NATURE, LA QUANTITE ET LA REPARTITION DE PHASE AUX JOINTS DE GRAINS (EFFET DES ADDITIFS)
Author: Fation Péni
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Pages : 298
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La détermination des mécanismes de déformation à haute température de composites à matrice de nitrure de silicium, contenant des particules conductrices de TiN, de TiC et de (TiN+TiC), a été effectuée sur des matériaux bruts de filtrage en fluage compression sous air, entre 1260 et 1340°C. Contrairement à l'addition de particules «dures et inertes» de TiN, les particules «ductiles et actives» de TiC modifient la microstructure du composite. D'une part, on observe une diminution de la taille des grains de nitrure de silicium et la présence de produits de réaction à proximité des interfaces matrice/TiC. D'autre part, la microanalyse par spectrométrie dispersive en énergie des rayons-X témoigne d'une modification de la phase vitreuse intergranulaire. La comparaison des propriétés en fluage de ces composites nous a permis de montrer qu'on peut supprimer le fluage cavitationnel du nitrure de silicium jusqu'à 15% de déformation par addition de particules «actives et plastiques» de TiC. Au point de vue microscopique, dans tous les composites le mécanisme de déformation reste sensiblement le même que celui de la matrice, c.a.d. glissement aux joints de grains accommodé par dissolution-diffusion-précipitation, tandis que l'énergie d'activation Q est sensible à l'addition de particules de TiC
Author: Abdeslem Hafidi
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Pages : 154
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Le nitrure d'aluminium suscite à l'heure actuelle un gros intérêt en microélectronique pour ses possibilités d'emploi comme substrat isolant de forte conductivité thermique en remplacement de l'alumine. Dans ce travail, nous avons porte notre effort sur une approche fondamentale visant une meilleure compréhension des phénomènes régissant la conductivité thermique des céramiques a base de nitrure d'aluminium. Il existe une corrélation linéaire négative entre la diffusivité et la teneur en oxygène de la poudre de départ utilisée. La diffusivité thermique est très sensible à la moindre porosité, une décroissance de l'ordre de 30 à 40% étant observée pour une porosité pourtant minime de 0,5%. L'influence de la nature et de la quantité d'ajouts de densification a été mise en évidence. Quel que soit l'ajout, on note une réduction de la diffusivité en présence de faibles teneurs en ajouts par suite de la formation d'aluminates peu conducteurs. En présence de y203 ou de ce02, le comportement est très diffèrent en raison d'un optimum de diffusivité pour une teneur de 7 à 8%. Un tel phénomène s'observant aussi sur des frittes avec Cao obtenus en abaissant la température de frittage pour réduire la fluidité des phases secondaires. On en conclut a l'influence prédominante de la microstructure. C'est ce que confirme l'étude d'analyse d'images que nous avons effectuée sur des microstructures obtenues en microscopie électronique a balayage, la phase secondaire se concentre aux points triples et a des zones particulières de la microstructure pour des teneurs correspondant a un maximum de la diffusivité thermique.
Author: Dominic Bernier
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Languages : fr
Pages : 0
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Des simulations numériques thermomécaniques sont nécessaires afin de prédire l'apparition des déchirures à chaud, survenant en fin de solidification, dans les procédés de coulée directes des alumineries. Toutefois, ces simulations nécessitent plusieurs intrants notamment des propriétés mécaniques et des lois de comportement à différentes températures. Pour ce projet, un analyseur mécanique dynamique est utilisé afin de caractériser ces intrants pour un alliage d'aluminium 5182 (4.5pds% Mg). L'analyse dynamique en flexion est utilisée pour la première fois afin d'étudier l'évolution du module élastique avec la fraction liquide dans la microstructure. Également, des séries d'essais de fluage sont effectuées en mode traction afin de proposer des lois de comportement. L'utilisation d'un modèle de calcul de parcours de solidification considérant la rétrodiffusion permet d'estimer la fraction liquide en cours d'essais selon la température. Les éprouvettes utilisées pour les différents essais mécaniques ont été usinées à partir d'un lingot d'aluminium 5182 coulé par le procédé de coulée directe. Afin d'étudier l'effet de la microstructure, des éprouvettes ont été usinées à partir de trois positions selon la largeur du lingot. Plus l'éprouvette provient d'une position près de la surface et plus la microstructure est affinée. Les microstructures fines semblent être moins rigides lorsque du liquide est présent dans la microstructure. Également, trois taux de chauffe ont été étudiés pour les analyses dynamiques (100C/min, 200C/min et 300C/min). La température du solidus diminue avec l'augmentation du taux de chauffe puisque l'homogénéisation partielle lors de la chauffe est moins importante. Un plan d'expérience a été effectué pour les essais de fluage avec des éprouvettes provenant de deux positions dans le lingot (surface, centre), testées à trois niveaux de températures(5550C, 5600C, 5650C) et à deux niveaux de contraintes (0.25MPa et 0.50 MPa). Cinq comportements en fluage ont été observés : un fluage uniforme, une fissuration partielle, une localisation suivie d'une rupture, une rupture fragile et un retour de la déformation. Des températures élevées et des contraintes élevées augmentent la prévalence des localisations et des ruptures tandis que les retours de la déformation ne sont observés qu'à plus basse température avec une faible contrainte. Les courbes de fluage uniforme et de fissuration partielle ont été modélisées par des lois de comportements mécaniques.
Author: FLORENCE.. DELEGLISE
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Languages : fr
Pages : 261
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LE DEVELOPPEMENT DES COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE POUR LES INDUSTRIES AEROSPATIALES ET AERONAUTIQUES NECESSITE L'UTILISATION DE FIBRES CERAMIQUES STABLES ET RESISTANT AU FLUAGE A 1500\C SOUS ATMOSPHERES CORROSIVES. LES FIBRES LES PLUS PERFORMANTES EN FLUAGE SONT NON-OXYDES MAIS LES COMPOSITES QUI EN DERIVENT SONT SENSIBLES A L'OXYDATION. CETTE THESE PORTE SUR L'ETUDE DE FIBRES CERAMIQUES OXYDES BIPHASEES RESISTANT AU FLUAGE ET A LA DEGRADATION CHIMIQUE ET MICROSTRUCTURALE. LES FIBRES ETUDIEES SONT NANOCRISTALLINES A FIN DIAMETRE A BASE D'ALUMINE-MULLITE OU DE MULLITE-ZIRCONE, OU DES FIBRES ALUMINE-YAG A GRAND DIAMETRE A STRUCTURE LAMELLAIRE. ELLES ONT ETE SELECTIONNEES POUR LEURS COMPOSITIONS ET MICROSTRUCTURES PROMETTEUSES EN TERME DE RESISTANCE AU FLUAGE. CETTE THESE ETABLIT DES RELATIONS ENTRE EVOLUTION MICROSTRUCTURALE ET MECANISMES DE DEFORMATION ET DE RUPTURE A HAUTE TEMPERATURE. L'ETUDE DE LA FIBRE COMMERCIALE NEXTEL 720 A PERMIS DE DETERMINER LE ROLE DE LA SECONDE PHASE D'ALUMINE- SUR SES TRES BONNES PROPRIETES EN FLUAGE. POURTANT, UNE FORTE SENSIBILITE DE LA MULLITE AUX ALCALINS A ETE MISE EN EVIDENCE, CONDUISANT A UNE CHUTE IMPORTANTE DES PROPRIETES EN TRACTION A HAUTE TEMPERATURE PAR CROISSANCE ANORMALE DES GRAINS D'ALUMINE- PAR DIFFUSION EN PHASE LIQUIDE. LES SYSTEMES MULLITE-ZIRCONE POURRAIENT PRESENTER UNE ALTERNATIVE INTERESSANTE. EN EFFET, LA RESISTANCE A LA RELAXATION DE FIBRES EXPERIMENTALES MULLITE-ZIRCONE (0 A 20% EN POIDS DE ZIRCONE) EST TRES ELEVEE AUX TEMPERATURES D'ESSAIS (JUSQU'A 1300\C). LE COMPROMIS IDEAL ENTRE PROPRIETES EN FLUAGE ET PROPRIETES EN TRACTION SE SITUE A 5% EN POIDS DE ZIRCONE ENVIRON. L'ETUDE DE FIBRES YAG-ALUMINE A STRUCTURES LAMELLAIRES ORIENTEES PERMET DE VERIFIER L'EXCELLENTE
Author: VALERIE.. LAVASTE
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Languages : fr
Pages : 373
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LES FIBRES QUI ONT FAIT L'OBJET DE CETTE ETUDE SONT DES FIBRES LONGUES A BASE D'ALUMINE (ALUMINE ALPHA DENSE OU POREUSE ET ALUMINE-ZIRCONE). NOUS AVONS BASE NOTRE TRAVAIL SUR DEUX APPROCHES COMPLEMENTAIRES: UNE APPROCHE MECANIQUE POUR CARACTERISER LES FIBRES ET UNE APPROCHE MICROSTRUCTURALE POUR APPORTER LES ELEMENTS DE COMPREHENSION. POUR METTRE EN EVIDENCE L'EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES FIBRES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE, NOUS AVONS TESTE LES MONOFILAMENTS EN TRACTION ET EN FLUAGE UNIAXIAL A TEMPERATURE AMBIANTE ET A HAUTE TEMPERATURE. NOUS AVONS PROPOSE UNE THEORIE STATISTIQUE DE WEIBULL MODIFIEE, INTEGRANT LA DISPERSION EXPERIMENTALE DES SECTIONS DES FIBRES, QUI PERMET UNE INTERPRETATION COMPLETE DES RESULTATS DE RUPTURE. PAR AILLEURS, EN INTEGRANT L'EFFET DU GRADIENT THERMIQUE EXISTANT DANS LE FOUR, NOUS AVONS PU EVALUER LE MODULE D'ELASTICITE DES FIBRES AINSI QUE SON EVOLUTION EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. D'AUTRE PART, NOUS AVONS MENE UNE ETUDE PRECISE ET SYSTEMATIQUE DE LA MICROSTRUCTURE DES FIBRES A L'ETAT BRUT ET APRES ESSAIS MECANIQUES OU DIFFERENTS TRAITEMENTS THERMIQUES. EN CORRELANT LES RESULTATS DES ESSAIS DE FLUAGE ET DE TRACTION A HAUTE TEMPERATURE AVEC LES RESULTATS DES OBSERVATIONS MICROSTRUCTURALES, NOUS AVONS PU IDENTIFIER LES MECANISMES MICROSTRUCTURAUX QUI REGISSENT LA DEFORMATION PLASTIQUE DES FIBRES. EN S'APPUYANT SUR LES MODELES THEORIQUES DE FLUAGE, NOUS AVONS ALORS DETERMINE LES LOIS DE COMPORTEMENT DE CHAQUE TYPE DE FIBRE. CES COMPORTEMENTS, TANT EN TRACTION QU'EN FLUAGE, ONT PU ETRE RAISONNABLEMENT SIMULES ET PEUVENT SERVIR ALORS POUR LA CONCEPTION OU L'ETUDE DE MATERIAUX COMPOSITES RENFORCES PAR DES FIBRES
Author: Vincent Gaffard
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Languages : fr
Pages : 379
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L’étude réalisée avait pour objectif d’identifier expérimentalement et de modéliser le comportement, l’endommagement et la rupture en fluage haute température (typiquement dans le domaine de température 450°C - 650°C) de composants soudés en acier 9Cr1Mo-NbV.Pour cette étude, le métal de base a d’abord été étudié comme matériau de référence. Il est notamment démontré que les résultats expérimentaux à 1000 heures ne peuvent pas être utilisés, comme il est usuel de le faire, pour prédire la durée de vie en fluage à 100000 heures. La raison de cette impossibilité est l’existence d’un changement de mécanisme de comportement et d’endommagement aux temps longs. Pour représenter ce changement de mécanisme, un modèle de fluage couplant comportement et endommagement et intégrant plusieurs mécanismes de déformation a été développé suivant les développements de la mécanique des milieux poreux initiés par Gurson. Le modèle a été identifié sur la base de résultats expérimentaux sur diverses géométries d’éprouvettes permettant notamment de prendre en compte les effets de la triaxialité sur le développement de l’endommagement.L’attention a ensuite été portée à la tenue en fluage des composants soudés qui présentent une résistance au fluage très inférieure à celle du métal de base due à la faiblesse de la zone affectée thermiquement (ZAT). D’une part, le soudage induit des modifications métallurgiques et donc des modifications locales des propriétés mécaniques du métal de base : c’est un effet matériau. D’autre part, les différences de propriétés mécaniques rendent complexes l’état de chargement de l’assemblage soudé : c’est un effet de structure.
