STAE TOULOUSE

Le comportement en fluage d’un super alliage à base de nickel utilisé pour les aubes de turboréacteurs est étudié à très haute température (> 1000°C) afin de se rapprocher des conditions de service. L’objectif est de comprendre les mécanismes qui, dans ces conditions de cyclage thermique conduisent à la détérioration de la résistance au fluage. Grâce au travaux expérimentaux menés au cours du projet, il a été montré qu’à basse température on observe des précipités en forme de microradeaux (figure 1a) alors qu’à haute température ces microradeaux se dissolvent induisant la libération de dislocations mobiles (figure 1b). C’est précisément cette augmentation de la densité de dislocations mobiles qui entraîne la détérioration de la résistance au fluage.

Contact : Bernard Viguier, CIRIMAT

Ce sous-projet adopte une approche couplant expériences et simulations et vise à évaluer la décomposition spinodale de solutions solides Fe-Cr (séparation en deux phases distinctes au sein du matériau) sous l’effet des contraintes externes. Les analyses conduites au cours du projet ont clairement montré que la répartition spatiale du Cr est isotrope dans le cas d’un vieillissement sans contrainte alors qu’une anisotropie croissante avec le temps de maintien de la contrainte apparaît quand une contrainte est appliquée au cours du vieillissement (figures 2). La décomposition spinodale a pu être simulée avec succès par la méthode des champs de phase dans les alliages binaires.  Le travail de simulation se poursuit avec les alliages ternaires et l’introduction de contraintes mécaniques dans le code de simulation.

Des métaux importants en construction aéronautique (Zr, Ti, Zn) cristallisent sous forme hexagonale. L’anisotropie du coefficient de dilatation provoque des contraintes internes lors du refroidissement des polycristaux. L’objectif de ce projet était de comprendre le rôle éventuel des éléments interstitiels (principalement C, H et O) dans la relaxation de ces contraintes. Après avoir mesuré et calculé les contraintes dues à ce différentiel (par l’évolution des paramètres de maille en fonction de la température) la position et la mobilité des éléments interstitiels a été analysée. Pour ce faire la distribution de ces éléments a été visualisée par analyses SIMS. Alors qu’après la trempe on n’observe pas de contraste chimique entre les grains de Zr (figure 3a) , un recuit fait apparaître la concentration de l’interstitiel (ici l’hydrogène) aux joints de grain (figure 3b).

Contact : Joël Alexis, CIRIMAT

L’objectif est d’étudier les effets environnementaux couplés (hydrique/thermique/mécanique) sur les propriétés mécaniques des interfaces dans les composites stratifiés Epoxy/carbone.
Deux types de configurations ont été testées : les structures à bords droits (figure 4a) et les structures à bords biseautés ( figure 4b).

Sous contraintes en flexion 4 points les observations caractéristiques de ces géométries sont les suivantes:
•    Dans la configuration bords droits, l’initiation du délaminage se produit toujours à l’interface peau/semelle et la fissure se propage lentement. Un vieillissement humide retarde l’initiation du dommage sans modifier la vitesse de propagation de la fissure.
•    Dans la configuration bords biseautés (orientés à 45° dans nos expériences) l’initiation du délaminage est retardée significativement. Par contre, une fois amorcée la fissure se propage beaucoup plus rapidement.