Évolution microstructurale de matériaux métalliques sous diverses sollicitations
Résumé
L’analyse de l’évolution microstructurale des matériaux joue un rôle clé dans la tenue de métaux de structure, notamment lorsque ceux-ci sont exposés à des environnements agressifs (déformation, oxydation, corrosion, irradiation). Le séminaire abordera différents aspects où la caractérisation de matériaux par sonde atomique tomographique (SAT) et microscopie électronique en transmission (MET) permet de révéler les relations directes entre microstructure et propriétés.
Le premier volet de la présentation abordera la fragilisation sous irradiation des cuves de réacteurs à eau pressurisée (REP), liée à la formation d’amas de défauts ponctuels et de solutés, entravant le mouvement des dislocations [1]. L’accent sera mis sur le rôle du nickel : son influence sur la formation et l’évolution des défauts microstructuraux, ainsi que sur les mécanismes de ségrégation et précipitation de phases secondaires, sera illustrée à travers l’étude d’un alliage modèle sous-saturé Fe- 3%at.Ni. Les résultats, obtenus après irradiation aux ions et aux électrons, intègrent une approche couplée MET-SAT pour élucider ces mécanismes [2 – 4].
Le second volet de ce séminaire portera sur les effets d’auto-revenu dans un acier martensitique fabriqué par dépôt sous énergie laser dirigée (DED-L). Le procédé de fabrication additive a été analysé in-situ par rayonnement synchrotron (DESY, Hambourg), permettant ainsi de suivre la formation et l’évolution des phases en temps réel. Cette approche a permis d’établir le lien entre les cycles thermiques et la précipitation de carbures [5].
Enfin, seront abordées succinctement plusieurs études illustrant l’influence des phénomènes de diffusion et de ségrégation atomique sur l’évolution des microstructures et des propriétés des matériaux (alliages d’aluminium, nickel pur, cuivre pur) [6 – 8].
Références
[1] M. Lambrecht et al., « On the correlation between irradiation induced microstructural features and the hardening of reactor pressure vessel steels », J. Nucl. Mater. 406 (2010) 84-89.
[2] L. T. Belkacemi et al., « Radiation-induced bcc-fcc phase transformation in a Fe3% Ni alloy », Acta. Mater., 161 (2018) 61-72.
[3] M. Nastar et al., « Thermodynamic model for lattice point defect-mediated semi-coherent precipitation in alloys », Nature Comms. Mater. 2, 1 (2021) 32.
[4] L. T. Belkacemi et al., « Role of displacement cascades in Ni clustering in a ferritic Fe-3.3 at% Ni model alloy: Comparison of heavy and light particle irradiations », Scripta Mater. 188 (2020) 169-173.
[5] A. C. de F. Silveira, L. T. Belkacemi et al., « Effect of intrinsic heat treatment on the precipitate formation of X40CrMoV5–1 tool steel during laser-directed energy deposition: A coupled study of atom probe tomography and in situ synchrotron X-ray diffraction », Acta Mater. 283 (2025) 120488.
[6] V. A. Esin et al., « Effect of microstructure on fatigue crack deviation in AA2050-T84 », Mater. Sci. Eng. A, 858 (2022) 144120.
[7] L. T. Belkacemi et al., « Intrinsic heterogeneity of grain boundary states in ultrafine-grained Ni: A cross- scale study by SIMS and radiotracer analyses », Materialia 22 (2022) 101397.
[8] I. L. Kisch et al., « Early Stages of Tribo-Oxidation in Single Crystalline Copper », 24th International Colloquium Tribology (2024) 107.
