Contribution à la compréhension des mécanismes d’amorçage des fissures de fatigue/corrosion de l’acier austénitique inoxydable

Convention CIFRE

Moret-Sur-Loing (77) / EDF R&D - Département Matériaux et Mécanique des Composants

Personnes à contacter par le candidat

Frédéric DELABROUILLE : frederic.delabrouille@edf.fr -
François CURTIT : francois.curtit@edf.fr -
Gaëlle LEOPOLD : gaelle.leopold---jean-marie@edf.fr -
Loïc SIGNOR : loic.signor@ensma.fr

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

03/10/2022

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Contexte

Les études réalisées dans le cadre de l’ANR AFGRAP avaient pour objectif de mieux comprendre les mécanismes physiques qui contrôlent les 1ers stades de l’endommagement par fatigue. Des critères d’endommagements pertinents pour le stade I de la fatigue, basés sur une analyse physique des mécanismes d’endommagement, ont été proposés. En présence de chargements cycliques, la plasticité intragranulaire se localise rapidement dans des bandes de glissement persistantes (Persistent Slip Bands – PSB). L’interaction des PSB avec la surface libre du matériau se traduit par des extrusions dont la hauteur augmente au fil des cycles. Pour des essais en air, l’apparition d’une fissure coïncide toujours avec une même hauteur d’extrusion, indépendamment du chargement imposé. Ces études ont également montré l’intérêt de poursuivre ce travail de recherche en ayant une connaissance plus quantitative de la cinétique d’extrusion des PSB qui constitue un traceur de l’activité plastique locale (et donc de l’endommagement).

Sujet envisagé :

L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension des mécanismes d’amorçage en fatigue en travaillant sur l’activité plastique cumulée très localement en bordure des PSB et en explorant les interactions entre cette activité plastique et les échanges avec différents milieux environnant (vide, air ou eau). Le travail de thèse porte sur l’identification et la quantification des phénomènes très locaux conduisant à l’amorçage d’une fissure de fatigue :

  • Évolutions des microstructures locales,
  • Identification et évolution de la couche d’oxyde ; l’interaction de l’oxyde avec le substrat, et l’interaction des bandes de glissement avec l’oxyde.
  • Identification et quantification de la diffusion d’éléments issus du milieu dans le matériau (et/ou échange par diffusion avec la couche d’oxyde), en particulier dans les zones à forte activité plastique
  • Caractérisation quantitative du relief ’extrusion des bandes plastiques en surface par mesures de champs afin de disposer d’un « traceur » de l’activité plastique locale.

Dans le cadre de cette thèse, des essais de fatigue seront réalisés dans des environnements différents (air, vide, milieu primaire). Divers moyens expérimentaux seront mis en oeuvre afin de mener les caractérisations de précision envisagées (Interférométrie, MEB, MET, …).

Compétences recherchées :

  • Titulaire d’un master ou d’un diplôme d’ingénieur en matériaux ou en mécanique des matériaux.
  • De bonnes connaissances des matériaux métalliques, de la fatigue, de la cristallographie.
  • Un bon niveau d’anglais est requis, ainsi qu’un goût pour les activités expérimentales

Contexte de la thèse :

La thèse fera l’objet d’une convention CIFRE sous un co-encadrement industriel (EDF R&D, FRAMATOME) et universitaire (Institut PPRIME, DPMM, Patrick VILLECHAISE, Gilbert HENAFF et Loïc SIGNOR). Le début de la thèse est envisagé à l’automne 2022. Le thésard sera amené à travailler principalement au sein du département MMC (situé à une dizaine de km de Fontainebleau). Quelques déplacements seront à prévoir au centre technique de Framatome au Creusot et au laboratoire PPRIME à proximité de Poitiers.