Comprehension des mecanismes de deformation de tubes de gaine en acier austenitique 15-15Ti AIM1
Résumé
Les reacteurs nucleaires de IVeme Generation sont en phase de developpement dans de nombreux pays. Ils doivent repondre a de nouvelles exigences en matiere de surete, d'efficacite energetique, et de recyclage du combustible nucleaire.La France, par l'intermediaire du CEA, etudie de nouveaux concepts de reacteurs a neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), pour lesquels les tubes de gaine des assemblages combustibles seront en acier 15-15Ti AIM1 (Austenitic Improved Material 1).Il s'agit d'un acier inoxydable austenitique avance stabilise au titane, dont la composition est optimisee en elements mineurs (rapport Ti/C, Si, P) pour ameliorer sa resistance au gonflement. Cet acier presente une singularite de comportement plastique, visible en traction une chute importante des allongements homogene et total entre 20 et 200°C. Cette singularite, presente a l'etat hypertrempe, s'accentue a l'etat ecroui correspondant a l'etat metallurgique d'utilisation des tubes de gaine. Le but de cette etude est de determiner les mecanismes de deformation impliques dans cette evolution de comportement.La demarche suivie repose sur une approche multi-echelle basee sur la realisation d'essais de traction dont certains sont couples a des examens au MEB/MET in-situ. Des examens au MEB-EBSD permettent une etude microstructurale globale a l'echelle de plusieurs grains, completee par des observations au MET plus locales au sein d'un grain. L'analyse des cartographies EBSD, apres deformation en traction ex-situ, montrent une evolution des mecanismes de deformation entre 20 et 200°C A 20°C, on met en evidence du glissement, du stockage des dislocations et du maclage mecanique alors qu'a 200°C, le maclage mecanique n'est plus present. Plus precisement, pour les essais realises en traction MEB in-situ a 20°C, on observe que le maclage mecanique s'active uniquement a partir d'une contrainte critique d'activation dont la valeur se situe en dessous de Rm (Rm ~ 580 MPa). Les essais de traction couples a des observations au MET in-situ a 20°C mettent en evidence le role de la dissociation des dislocations parfaites dans la formation des macles mecaniques.En conclusion, le maclage mecanique present a 20°C permet une consolidation importante. Cette consolidation retarde la localisation de la deformation et explique l'allongement plus important obtenu a 20°C par rapport a 200°C.