INFLUENCES DES PARAMETRES DE SOLIDIFICATION SUR LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET LA MICROSTRUCTURE D'UN ALLIAGE NICKEL-CHROME-MOLYBDENE UTILISE EN ODONTOLOGIE PDF Download
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Author: JOSEPH.. EXBRAYAT
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Author: JOSEPH.. EXBRAYAT
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Author: Valérie Pouyssegur-Rougier
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Author: Daniel Serre
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Pages : 316
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La microstructure d'un alliage dentaire Ni-Cr-Mo a été étudiée pour trois conditions de solidification très différentes : plots de départ I ; coulées selon une procédure standard A; coulées de métal surchauffé S. L'alliage est constitué de deux phases principales: une solution solide austénitique à base de nickel et un composé intermétallique, du type phase a. Leur répartition dépend fortement des conditions de mise en forme. L'état I est relativement homogène, avec des composés intermétalliques situés aux joints de grains ou sous forme de précipités massifs à l'intérieur des grains. L'état A est dendritique, avec des composés interdendritiques massifs ou des morphologies eutectiques lamellaires dans les espaces interdendritiques. L'état S, enfin, se caractérise par des morphologies eutectiques très développées et d'importantes fluctuations locales de composition chimique. Des carbures de type M23C6 sont également mis en évidence, principalement au niveau d'un des constituants des eutectiques lamellaires. L'organisation morphologique a été corrélée au comportement mécanique.
Author: Bernard Clausse
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Author: Sébastien Lenhard
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Pages : 135
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L'élaboration par mécanosynthèse des intermétalliques Fe40%at.Al, de structure B2, renforcés par une dispersion fine d'oxyde d'yttrium, a ouvert une voie pour remédier aux problèmes liés à leur fragilité et à leur faible ductilité. Cette étude s'attache à caractériser l'influence de paramètres du procédé d'élaboration sur l'évolution des microstructures, des textures et des propriétés mécaniques de barres extrudées. Pour cela, la température et le rapport d'extrusion ont été modifiés. Des poudres de natures différentes, ont été employées et l'effet de traitements thermiques a été caractérisé. La microstructure a été caractérisée en MET, les textures ont été mesurées par diffraction des RX, EBSP et par MOI. Les propriétés mécaniques ont été déterminées par essais de traction. L'analyse de la formation des textures a été complétée par des simulations à l'aide du modèle Taylor et le modèle de Young a été calculé en utilisant les modèles de Reuss, Voigt et Hill. L'élévation de la température d'extrusion renforce d'abord la texture de déformation caractérisée par une fibre 110. En revanche, à 1250°C, la texture de la fibre 110 est partiellement remplacée par une fibre 111 associée à l'apparition de la recristallisation. La conservation de la texture de déformation jusqu'à 1200°C est due à la fine dispersion d'oxyde qui inhibe la recristallisation. En terme de rigidité, l'app de la fibre 111, est compensée, par l'affaiblissement de la composante 110. L'influence de la microstructure sur la limite de l'élasticité a été rationalisée en tenant compte des durcissements associés à la taille de grain et de particules et à la présence de défauts dans la matrice. Les traitements thermiques ont montré qu'au delà d'une température, correspondant à la transition de phase B2 → A2 (vers 1270°C), une croissance anormale de grains d'orientation 111 intervient sans recristallisation primaire. En dessous de cette température critique la microstructure est très stable
Author: Alice Dumont
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L'alliage N19 est un superalliage base nickel, élaboré par métallurgie des poudres, qui a été développé récemment en vue d'une application pour disques de turbine aéronautique. L'objectif de cette étude est d'optimiser la microstructure de cet alliage en agissant sur les paramètres de traitements thermiques pour améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage. Une bonne compréhension des relations entre les paramètres de traitements thermiques et la microstructure, d'une part, et, des relations entre la microstructure et les propriétés mécaniques, d'autre part, est donc nécessaire. De nombreux traitements thermiques ont été appliqués à l'alliage N19 pour évaluer l'effet de la température de mise en solution, des conditions de refroidissement et de la température de revenu sur la taille de grains, et sur la taille et la distribution des précipités gamma prime. L'observation des microstructures en microscopie électronique à balayage et en transmission a permis d'évaluer l'effet des différentes étapes du traitement thermique sur les caractéristiques microstructurales de l'alliage. L'effet de ces modifications microstructurales sur la vitesse de propagation de fissure en fatigue-fluage à 650°C a été étudié. Les résultats de ces essais de propagation de fissure en fatigue-fluage ont été analysés à l'aide d'essais de comportement en fatigue-relaxation. Une synthèse des différentes propriétés mécaniques de l'alliage en fonction des paramètres de traitements thermiques et des caractéristiques microstructurales a été proposée.
Author: Sébastien Relave
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Dans la famille des procédés de fabrication additive, le procédé laser beam melting (LBM) permet la conception de formes complexes par une méthode de construction couche par couche, à partir d'un lit de poudre. La compréhension des mécanismes de solidification mis en jeu lors de la fabrication est encore trop peu maitrisée pour une optimisation du procédé LBM Ainsi cette étude a pour objectif d'optimiser les caractéristiques des composants issus du procédé LBM. Pour parvenir à notre but, cette étude a été découpée en deux parties : la première a porté sur l'étude de l'influence des paramètres procédés et de la composition d'alliage sur la microstructure des échantillons fabriqués par LBM, tandis que la seconde concernait le développement d'un modèle thermique visant à prédire la microstructure. Au cours de cette étude, des analyses microstructurales et mécaniques ont été menées sur des pièces 3D en acier 316L, construites en faisant varier les paramètres procédés et la composition des poudres. Cette partie a pu mettre en évidence l'influence non négligeable de la composition chimique sur le chemin de solidification de l'alliage, impactant directement la microstructure de solidification donc indirectement, les propriétés mécaniques. Parallèlement à cette étude, le modèle thermique développé a permis d'identifier la structure de solidification et d'estimer la forme et la taille de la zone fondue, en fonction des paramètres procédés utilisés dans la première partie. La compréhension approfondie du mécanisme de solidification rencontré lors du procédé LBM, permet d'émettre des recommandations sur les compositions de la nuance 316L la plus adaptée à ce procédé.
Author: Lena Verchere
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La corrosion sous contrainte (CSC) est un phénomène de dégradation localisée découlant de la synergie entre des paramètres microstructuraux, mécaniques et environnementaux. La compréhension des interactions entre ces paramètres permet aux industriels d'améliorer de plus en plus les modèles de fiabilité des pièces et ainsi d'augmenter la sûreté des installations. Cette étude porte sur l'Alliage 600, alliage à base nickel utilisé dans les réacteurs à eau pressurisée et sujet à la CSC.Comprendre et modéliser les interactions matériau-mécanique-environnement nécessite de se placer à l'échelle des hétérogénéités microstructurales, de champs mécaniques et de propriétés électrochimiques, afin de s'affranchir des effets de moyennation. Au cours de la thèse, ce changement d'échelle a été atteint grâce à l'utilisation de techniques locales à la fois expérimentales et numériques.Le microscope électrochimique à balayage (SECM) a permis de réaliser des mesures de courant à l'échelle des grains. En le couplant avec l'EBSD, l'effet de l'orientation cristallographique des grains sur les propriétés électrochimiques du film passif a pu être quantifié. L'effet de la nature des joints de grains a également été investigué. Par la suite, les mêmes mesures ont été faites sur une éprouvette sous sollicitation mécanique, grâce au développement d'un montage expérimental de traction in situ couplé au SECM. La microstructure obtenue par EBSD a alors été utilisée pour reconstruire une microstructure virtuelle, sur laquelle les champs mécaniques locaux ont été déterminés par un calcul en plasticité cristalline. L'influence d'un pré-écrouissage puis l'influence d'une sollicitation mécanique en traction sur la réactivité de la surface ont été montrées à l'échelle de la microstructure, confirmant que les modèles de CSC doivent intégrer les hétérogénéités locales.
Author: Fu'an Guo
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Pages : 322
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Author: Sébastien Chomette
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Dans le cadre du développement des Réacteurs à Haute Température (RHT), un des systèmes retenus pour la quatrième génération de centrale nucléaire, l'utilisation d'un cycle indirect est envisagée. Ce type d'installation, utilisant de l'hélium comme caloporteur, nécessite un échangeur intermédiaire de chaleur (Intermediate Heat eXchanger, IHX) le plus compact possible entre les circuits primaire et secondaire. Les contraintes imposées par la conception ainsi que les conditions sévères d'utilisation pour ce type d'installation (température maximale 850°C à 950°C, durée de vie 20000 h) ont orienté le choix des matériaux constitutifs de l'IHX vers deux alliages base nickel en solution solide : l'Inconel 617 et le Haynes 230. Le premier matériau a été largement étudié dans les années 1980 lors du projet allemand sur les RHT car possédant de bonnes propriétés mécaniques et en corrosion à haute température mais sa forte teneur en cobalt potentiellement activable est à considérer. Le Haynes 230, plus récent, possède des caractéristiques similaires à celles de l'alliage 617, le cobalt ayant été remplacé par du tungstène. L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement mécanique à haute température de ces deux alliages en relation avec les évolutions de leur microstructure. Les observations microstructurales à l'état de réception révèlent la présence de carbures primaires (M6C), la majorité étant répartie de manière homogène. Des carbures secondaires M23C6, peu nombreux, sont visibles à l'état de réception pour les deux matériaux. Les vieillissements thermiques imposés aux alliages à 850°C permettent une précipitation importante de carbures M23C6 sur les lignes de glissement et aux joints de grains, la taille de ces carbures augmentant et leur nombre réduisant avec la durée de traitement. A 950°C, l'évolution microstructurale conduit à une précipitation intragranulaire beaucoup plus limitée et à une évolution intergranulaire plus importante. Pour les deux matériaux, les observations de la microstructure et les résultats de dureté montrent que la majorité des évolutions microstructurales se produisent avant 1000 h aux deux températures étudiées. Les caractéristiques mécaniques de ces alliages ont été testées en traction, en fluage et en fatigue et fatigue relaxation. En particulier, les propriétés à 850°C et 950°C ont été étudiées pour différentes charges (en fluage), vitesses de déformation (en traction) et durées de relaxation (fatigue relaxation). Les effets d'un traitement initial ont également été étudiés, tels que l'effet d'un vieillissement thermique testé en fluage et traction et l'effet d'une prédéformation sur le fluage. Il ressort de cette étude que différents mécanismes de déformation sont mis en jeu successivement ou en parallèle au cours des essais réalisés. Ainsi, l'importance de la précipitation des carbures sur les propriétés mécaniques de l'Inconel 617 et du Haynes 230 a pu être démontrée, malgré leur statut d'alliages en solution solide. Par ailleurs, un même mécanisme thermiquement activé opère sur une très large gamme de vitesses de déformation, correspondant aux essais de traction, fluage et relaxation. Cette mise en relation entre microstructure et propriétés mécaniques permet de déterminer les avantages de chaque alliage ainsi que leurs limites d'utilisation dans le cadre de la fabrication d'un échangeur de chaleur de centrale nucléaire.
