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Paccou, Elie. Etude de l'évolution des propriétés mécaniques et de la sensibilité à la fissuration intergranulaire en fonction de la microstructure d'irradiation d'un acier 304 irradié aux ions lourds

Paccou, Elie (2019). Etude de l'évolution des propriétés mécaniques et de la sensibilité à la fissuration intergranulaire en fonction de la microstructure d'irradiation d'un acier 304 irradié aux ions lourds.

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Résumé en francais

L'IASCC est un phénomène de fragilisation observé dans les aciers austénitiques inoxydable utilisés comme éléments de structures internes des REP. L'ampleur et les caractéristiques du phénomène dépendent du matériau lui-même, du milieu primaire REP, de l'irradiation neutronique et des sollicitations mécaniques diverses que ces éléments subissent. La dégradation d'un de ces contributeurs permet de limiter ou de faire disparaître la sensibilité à la fissuration intergranulaire. Bien que des contributeurs tels que la localisation de la déformation et la ségrégation intergranulaire aient été identifiés, le rôle de la microstructure d'irradiation dans la sensibilisation d'un matériau à ce phénomène n'est pas totalement établi à ce jour. Le rôle des nanocavités d'irradiation sur l'IASCC, notamment celles situées aux joints de grain est questionné. Dans cette thèse, un acier austénitique inoxydable 304L a été soumis à différentes conditions d'irradiation dans le but de déterminer l'influence du durcissement, de la localisation et l'effet des cavités d'irradiation sur la fragilisation de ce matériau. Les échantillons d'acier ont été irradiés aux ions fer 10 MeV avec ou sans ajout d'hélium et sous deux températures différentes, 450° et 600°C. Les températures et l'ajout d'hélium permettent de modifier les microstructures d'irradiation. Une dose d'irradiation importante est nécessaire pour la germination de cavités, mais la taille et la densité de celles-ci ainsi que des boucles de Frank générées dépendent, bien entendu, des conditions d'irradiation employées. L'étude de la sensibilité des matériaux irradiés a montré que la microstructure ayant subi le plus fort durcissement est la plus sensible à la fissuration intergranulaire bien que celle-ci puisse apparaître après un faible durcissement. La microstructure d'irradiation, notamment la présence de cavités, semble réduire la sensibilité à la fissuration par une limitation de la localisation de la déformation ou par leur effet adoucissant. Dans cette étude, la présence de cavités aux joints de grain n'augmente pas la sensibilité à la fissuration intergranulaire. Pour l'étude du durcissement induit par irradiation, nous avons développé et réalisé des essais de microcompression in situ en MEB sur les matériaux irradiés aux ions. Ces essais en glissement simple montrent un effet important de la taille des micropiliers non irradiés, qui est atténué voire complétement annihilé par l'effet durcissant de la microstructure d'irradiation. Ces essais de microcompression conduisent à des résultats cohérents avec ceux établis par nanoindentation. Pour mieux comprendre l'effet de localisation de la déformation, nous avons fait varier la taille de grains du matériau à l'étude. Lorsque celle-ci diminue, la déformation se concentre d'autant plus sur les grains à forts facteurs de Schmid. De plus, la sensibilité à la fissuration diminue lorsque la taille de grain augmente, ce qui montre un effet du ratio entre la profondeur d'irradiation et la taille moyenne des grains.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Legros, Marc
Tanguy, Benoît
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Propriétés mécaniques - Acier austénitique - MET - Joint de grains
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :22 Jan 2020 12:49