Modelisation multi-echelle de l'initiation de fissure intergranulaire induite par la localisation de la deformation sous forme de bandes de glissement
Abstract
La propension au caractere intergranulaire de l'endommagement d'alliages comme les aciers autenitiques inoxydables ou les alliages base nickel lors d'essais de traction sous environnement inerte ou oxydant semble correlee a l'action conjointe et ponderee (suivant le materiau considere) de deux mecanismes.D'une part, la localisation de la deformation plastique sous la forme de bandes de glissement ou de bandes claires (pour les materiaux irradies) induit des concentrations de contraintes intergranulaires liees aux incompatibilitees de deformations pouvant provoquer l'initiation de fissures. Ce mode de deformation est par ailleurs frequemment rencontre dans de nombreux materiauxet pour de nombreuses conditions de chargement sur une large gamme de temperature.D'autre part, lors d'une preoxydationou d'un essai de corrosion sous contrainte (CSC) en environnement eau, l'oxydation preferentielle des joints de grains des deux familles d'alliages consideres resulte en une diminution des proprietes de cohesion des interfaces.Une modelisation et une prediction de l'initiation de fissure intergranulaire est proposee en considerant deux echelles d'etude -des calculs par elements finis en plasticite cristalline sur microstructures modelisant une ou plusieurs bandes de glissement impactantdes joints de grains permettent de decrire quantitativement les champs de contraintes intergranulaires.-des tests de traction sur bicristaux sont simules en dynamique moleculaire afin de caracteriser le comportement a rupture d'interfaces rencontrees dans des oxydes de structure de type spinelle habituellement observes d'une part et dans des metaux non oxydes d'autre part.Les calculs de dynamique moleculaire fournissent les valeurs des parametres de fracture des joints de grains (contrainte critique et energie de rupture) utilisees dans un modele de fracture a increment fini, fonde sur un double critere (en contrainte et en energie) [Leguillon et al. 2002]. La contrainte macroscopique conduisant a une initiation de microfissure en est deduite en fonction de la nature du jointde grains et de l'environnement inerte ou eau considere.Les comparaisons approfondies entre les predictions obtenues pour des materiaux et des conditions de chargement testes experimentalement montrent un bon accord en ce qui concerne les aciers austenitiques inoxydables irradies et non irradies, les alliages base nickel et certains alliages a precipites cisaillables, testes sous environnement inerte/air ou oxydant (eau).Une influence significative de la taille de grain sur l'initiation de fissures intergranulaires est egalement predite et semble etre confirmee par de nombreux resultats d'essais experimentaux.