Cinétiques de propagation des défauts de corrosion intragranulaire

Dans le but d’étudier la cinétique de propagation des défauts de corrosion intragranulaire, des essais d’immersion dans un milieu NaCl 0,7 M à 25 °C ont été réalisés sur des durées de 1 jour, 3 jours et 7 jours. Ces conditions d’essais sont identiques à celles fixées pour les tests réalisés sur l’alliage à l’état T34 afin de pouvoir établir une comparaison du comportement en corrosion en fonction des états métallurgiques. Ces immersions sont couplées à des mesures d’OCP au cours du temps. Les valeurs moyennes des OCP sont reportées à la Figure III-19-a. Elles restent quasiment constantes pour les durées de nos essais puisqu’elles varient, à peine, de - 0,727 V/ECS au début de l’immersion, à - 0,731 V/ECS après 7 jours d’immersion. Ce comportement est comparable à celui observé pour l’alliage à l’état T34. Les figures III-19-b, c permettent de visualiser les défauts de corrosion intragranulaire développés après ces essais d’immersion.

Figure III-19 : (a) Evolution de l'OCP de l'alliage 2050-T34, PT prélevé au centre de la tôle en fonction du temps d’immersion dans une solution NaCl 0,7 M à 25 °C. Observation après 3 jours d'immersion dans une solution NaCl 0,7M à 25°C (b) du plan L-TL de la tôle (c) du plan L-TC.

Comme précédemment, pour quantifier l’endommagement du métal de base, deux indicateurs ont été utilisés. Le premier consiste à mesurer la profondeur moyenne des défauts de corrosion intragranulaire et le deuxième leur profondeur maximale. La Figure III-20 permet de visualiser comment ces deux paramètres sont calculés sur la base de l’observation de tous les défauts de corrosion intragranulaire présents sur une longueur de coupe d’environ 6 cm. L’ensemble des résultats concernant les immersions de 1 jour, 3 jours et 7 jours est synthétisé à la Figure III-21.

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Figure III-20 : Schématisation de la quantification de l'endommagement induit par des phénomènes de corrosion de l'alliage 2050-T34, PT dans une solution NaCl 0,7M (a) profondeur moyenne atteinte par la corrosion intragranulaire (b) profondeur maximale atteinte par la corrosion intragranulaire.

Les résultats montrent que les profondeurs moyenne et maximale atteintes par les défauts de corrosion intragranulaire augmentent avec le temps d’immersion en milieu NaCl. La profondeur moyenne des défauts de corrosion passe de 25 µm après 1 jour d’immersion à 44 µm après 7 jours d’immersion dans une solution NaCl 0,7 M thermostatée à 25 °C. De la même manière, la profondeur maximale augmente de 36 µm au bout d’un jour jusqu’à 61 µm après 7 jours d’immersion. Il faut noter que, globalement, la zone affectée par la corrosion intragranulaire pour l’alliage 2050-T34, PT est moins épaisse que la zone affectée par la corrosion intergranulaire dans le cas de l’alliage à l’état T34.

Figure III-21 : Quantification de l'endommagement en corrosion du métal de base T34, PT prélevé au centre de la tôle après 1 jour, 3 jours et 7 jours d'immersion dans une solution de NaCl 0,7 M à 25°C.

3.3.3. Abattement des propriétés mécaniques

Pour compléter cette étude, l’abattement des propriétés mécaniques de l’alliage 2050-T34, PT suite aux essais d’immersion en milieu NaCl a été quantifié. Les caractéristiques mécaniques résiduelles obtenues sont reportées à la Figure III-22. Les résultats montrent qu’il y a très peu d’influence de la corrosion sur les propriétés mécaniques de l’alliage 2050-T34, PT. La diminution de la résistance maximale, de l’ordre de 22 MPa après 7 jours d’immersion, ne

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peut pas être considérée comme significative car elle est dans l’erreur de mesure, de l’ordre de 20 MPa, qui peut être faite lors de la mesure de l’épaisseur des éprouvettes. La diminution de l’allongement à rupture semble plus conséquente même si l’écart type sur ce critère mécanique est très important. Les faibles profondeurs affectées par la corrosion déterminées précédemment au cours de l’étude statistique expliquent cet abattement très faible des propriétés mécaniques. En considérant les profondeurs moyennes mesurées lors des essais conventionnels d’immersion et en appliquant le protocole TpC, l’abattement concernant le Rm devrait être de 20 MPa après 1 jour d’immersion, de 22 MPa après 3 jours d’immersion et enfin de 25 MPa à l’issue des 7 jours d’immersion. Ces valeurs sont en accord avec celles mesurées à partir des essais de traction après immersion. Cependant, comme cela a été dit précédemment, ces variations de Rm sont dans l’erreur de mesure qui peut être faite dans l’analyse des résultats des essais de traction. Par ailleurs, on peut noter que la valeur de Re n’est pas modifiée par l’exposition à la solution NaCl, la corrosion n’est pas uniformément répartie.

Figure III-22 : Propriétés mécaniques résiduelles de l'alliage 2050-T34, PT après différentes durées d'immersion dans une solution NaCl 0,7 M thermostatée à 25°C.

Il est intéressant de remarquer que la faible influence de l’endommagement en corrosion sur les propriétés mécaniques pour un alliage 2050-T34, PT avait déjà été relevée par Bousquet [18]. Cette auteure a étudié l’influence d’une exposition au brouillard salin durant 750 heures sur les propriétés mécaniques résiduelles d’un alliage 2050 à l’état T34, PT. Elle a montré que cette pré-exposition n’avait pas d’influence sur les propriétés mécaniques de l’alliage.

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Les faciès de rupture associés à ces échantillons pré-corrodés sont reportés à la Figure III-23. Les faciès présentent très peu de striction et sont comparables à ceux observés en l’absence de corrosion. Ils se présentent sous forme « d’escalier » induit, semblerait-il, par une différence de ductilité entre le cœur et les joints de grains comme expliqué précédemment (Figure III-23- a et b).

Figure III-23 : Observations au MEB des faciès de rupture de l’alliage 2050-T34, PT obtenus après des essais de traction réalisés sur des échantillons non corrodés (a,b) et pré-corrodés pendant 1 jour (c,d) 3 jours (e,f) et 7 jours (g,h) d'immersion dans une solution de NaCl 0,7M thermostatée à 25°C.

3.3.4. Comportement en corrosion sous contrainte

Dans ce paragraphe, nous allons nous intéresser à l’influence d’une contrainte à la fois sur le comportement électrochimique et sur la cinétique d’endommagement de l’alliage

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2050-T34, PT. La contrainte appliquée est soit une contrainte de traction soit une contrainte de compression. Quel que soit le type de contrainte appliquée, celle-ci est toujours égale à 80% de la limite d’élasticité du matériau. De la même manière que pour l’étude de la sensibilité à la corrosion sous contrainte de l’alliage 2050 à l’état T34, ce choix est motivé par la volonté de rester dans le domaine élastique correspondant à un échantillon non corrodé tout en appliquant une contrainte la plus élevée possible.

3.3.4.1. Influence d’une contrainte sur le comportement

électrochimique de l’alliage 2050-T34, PT

La Figure III-24 présente des courbes de polarisation potentiocinétique de l’alliage 2050-T34, PT représentatives des trois cas étudiés, c’est-à-dire une éprouvette non sollicitée mécaniquement, une éprouvette sollicitée en traction et une autre en compression. Les trois courbes obtenues présentent la même allure à savoir un seul potentiel de rupture qui correspond au potentiel de corrosion. Celui–ci n’est pas modifié par la présence de la contrainte quelle qu’elle soit. En effet, le potentiel de corrosion de l’alliage non sollicité mécaniquement est de - 0,657 V/ECS tandis qu’il vaut - 0,665 V/ECS et - 0,675 V/ECS respectivement pour l’alliage soumis à une contrainte de compression et de traction. Par ailleurs, sur la branche cathodique, on note la présence d’un plateau lié à la réduction de l’oxygène. La densité de courant associée est similaire dans les trois cas étudiés et vaut environ -5.10-5 _A.cm-2_{. Pour ce qui concerne la branche anodique, après le potentiel de}

corrosion, la densité de courant augmente rapidement pour atteindre une valeur de 8.10-2

A.cm-2_{, dans les 3 cas étudiés. Dans les conditions de cette étude, il semble donc ne pas y}

avoir d’influence de la contrainte sur le comportement électrochimique de l’alliage 2050 à l’état métallurgique T34, PT comme à l’état T34 précédemment présenté.

Pour compléter cette étude, de la même manière que pour l’alliage 2050-T34, des mesures d’OCP ont été réalisées afin de confirmer ou d’infirmer l’absence d’effet de la contrainte sur le comportement électrochimique de l’alliage 2050-T34, PT. Les résultats ont montré qu’en présence ou non d’une contrainte, l’OCP de l’alliage 2050 reste identique, avec une valeur de - 0,727 V/ECS après 7 jours d’immersion.

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Figure III-24 : Courbes de polarisation potentiocinétique de l’alliage 2050-T34, PT prélevé au centre de la tôle dans un milieu NaCl 0,7 M à 25 °C pour des éprouvettes soumises ou non à une contrainte de traction

ou de compression. Vitesse de balayage en potentiel = 500 mV.h-1_.

3.3.4.2. Influence d’une contrainte sur la cinétique

d’endommagement de l’alliage 2050-T34, PT

De façon à compléter les analyses précédentes, l’influence d’une contrainte de traction ou de compression sur la cinétique d’endommagement de l’alliage 2050-T34, PT est étudiée pour une durée d’immersion de 3 jours. Les mêmes indicateurs que ceux utilisés précédemment, à savoir les profondeurs maximale et moyenne atteintes par les défauts de corrosion intragranulaire ont été utilisés pour quantifier l’endommagement. Les résultats sont présentés à la Figure III-25.

Les résultats obtenus montrent que, pour les conditions étudiées, à savoir le milieu, la direction et le niveau de sollicitation ainsi que le plan exposé, profondeurs moyenne et maximale des défauts de corrosion intragranulaire sont identiques que l’échantillon soit ou pas sollicité mécaniquement ; ainsi, la contrainte n’a pas d’influence sur la cinétique d’endommagement, et ce quelle que soit la nature de celle-ci. Le fait qu’une contrainte de traction n’entraîne pas d’augmentation de l’endommagement est corroboré par Connolly et al. [55] qui ont montré qu’à l’état T34, PT, un alliage Al-Cu-Li ne présente pas de sensibilité à la corrosion sous contrainte. Cela peut s’expliquer par le fait que, l’alliage 2050-T34, PT étant sensible à de la corrosion intragranulaire, la contrainte ne va pas ouvrir ou fermer ce type de défauts et donc ne va pas accentuer ou limiter l’endommagement du matériau comme cela

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peut être le cas lorsque les matériaux sont sensibles à de la corrosion intergranulaire par exemple.

Figure III-25 : Comparaison des profondeurs moyenne et maximale atteintes par les défauts de corrosion